高效液相色譜法測定苯胺類重氮鹽含量

2021-09-10 02:40:41劉鳴莉

科技研究·理論版 2021年5期

劉鳴莉

摘要：本文研究了采用C18柱反相液相色譜法檢測苯胺類重氮鹽含量的方法。在pH8.0-8.5條件下，苯胺重氮鹽與H酸溶液可形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的紫紅色偶氮化合物，并與其他組分在液相色譜上完全分離，苯胺重氮鹽的最低檢測限為1.0ug/L。本方法可快速準(zhǔn)確的檢測體系中苯胺類重氮鹽的含量，適用于工業(yè)生產(chǎn)控制。

關(guān)鍵詞：高效液相色譜法，苯胺類重氮鹽，H酸

在染料工業(yè)中，偶氮染料的品種多達(dá)3000多種，芳香族伯胺類物質(zhì)是生產(chǎn)偶氮染料的重要原料之一，通過重氮化反應(yīng)生成相應(yīng)的重氮鹽，然后與相應(yīng)的偶合劑進(jìn)行偶合反應(yīng)，最終得到各種偶氮染料。基于產(chǎn)品穩(wěn)定性、安全性和成本考慮，需要對偶合反應(yīng)終點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制，一般以重氮鹽反應(yīng)完全為終點(diǎn)。目前國內(nèi)染料工業(yè)生產(chǎn)中，重氮鹽偶合終點(diǎn)的檢測多采用濾紙滲圈法進(jìn)行定性測定，常用的是以觀察H酸的堿溶液與反應(yīng)液滲圈交界處是否顯色來判斷反應(yīng)液中重氮鹽是否存在。此方法顯色靈敏，方便快捷，特別適合于生產(chǎn)過程的中間控制，但缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確定量地測定重氮鹽的殘余量。

由于苯胺類物質(zhì)毒性大，有明顯的致癌作用，對環(huán)境及人體健康的影響極大，被優(yōu)先列入我國十四類環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單[1]，在環(huán)境分析領(lǐng)域，其檢測的原理主要是將苯胺類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的重氮鹽，然后與各類偶合劑發(fā)生偶合反應(yīng)，用分光光度法檢測偶合組分的吸光[1][2]，從而求得苯胺類物質(zhì)含量。對于重氮鹽含量的檢測方法，文獻(xiàn)報道較少，原理是利用反應(yīng)物中的重氮鹽與顯色劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用紫外分光光度法檢測偶合物并進(jìn)而監(jiān)控重氮鹽[3-4]。

本文利用H酸與苯胺類重氮鹽進(jìn)行偶合反應(yīng)生成穩(wěn)定偶氮化合物這一典型反應(yīng)，通過測定偶合pH值、偶合時間和溫度等條件，采用高效液相色譜法測定反應(yīng)得到的偶氮化合物，排除了原料及助劑的顏色干擾，從而準(zhǔn)確定量得測試了苯胺重氮鹽的反應(yīng)情況，為反應(yīng)過程控制提供了便捷可行的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器及試劑

P230-Ⅱ高效液相色譜儀（大連依利特儀器有限公司）

B220型分析天平（賽多利斯）

容量瓶 100mL 50mL

氨基磺酸溶液：25g/L。

亞硝酸鈉溶液：50g/L。

碳酸鈉溶液：100g/L。

H酸單鈉鹽的堿溶液：5g/L。

苯胺：分析純（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

鹽酸：0.1mol/L。

甲醇：色譜純（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

乙腈：色譜純（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

四丁基氫氧化銨：分析純（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）;

二次重蒸水。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)樣準(zhǔn)備

1.2.1.1苯胺重氮鹽溶液配制

稱取苯胺標(biāo)準(zhǔn)品0.0150g于100ml容量瓶中，加0.1mol/L的鹽酸10ml，加水稀釋至刻度。從中吸取5.0mL到50mL棕色容量瓶中，加入0.1mol/的鹽酸6ml，加50g/L的亞硝酸鈉溶液0.5ml，加入過程需注意保持溶液在0～5℃，保持10min，然后用0～5℃的去離子水稀釋至刻度，保持在0～5℃冰水浴中待用。

1.2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線樣品的配制

準(zhǔn)備5只25mL容量瓶，分別依次加入2.0mL 100g/L碳酸鈉溶液，1mL 25g/L氨基磺酸溶液，H酸鈉鹽堿溶液1.0ml，搖勻，分別加入制備的苯胺重氮鹽溶液1.0mL，2.0mL，3.0mL，4.0mL，5.0mL，搖勻，然后稀釋定容，于液相色譜上檢測偶合物峰面積，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2 樣品準(zhǔn)備

1.2.2..1 在預(yù)先準(zhǔn)備好的100mL容量瓶中，分別加入2.0mL 100g/L碳酸鈉溶液，1mL 25g/L氨基磺酸溶液，5mL 5g/L H酸單鈉鹽堿溶液，搖勻備用。

1.2.2.2往1.2.2.1的容量瓶中稱入待測樣品0.02～0.05g（精確至0.0001g），搖勻，然后用去離子水稀釋至100mL定容。于液相色譜上檢測偶合物峰面積，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算苯胺重氮鹽含量。

1.3 色譜條件

流動相：38%乙腈：62%四丁基氫氧化銨水溶液（500ml水中加入2ml四丁基氫氧化銨）;

檢測波長：254nm;

流速：1.0mL/min;

色譜柱：ACE-C18，250mm*4.6;

柱溫：25℃;

進(jìn)樣量：20uL。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1色譜條件的選擇

2.1.1流動相

利用甲醇、水、乙腈、乙酸-乙酸銨水溶液等常用的液相色譜溶劑，按照不同的比例配制后進(jìn)行色譜分離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明H酸、偶合物不能很好的分離，有峰重疊或拖尾現(xiàn)象，因此這幾種溶劑不適合偶合產(chǎn)物的的洗脫。考慮到H酸結(jié)構(gòu)中含有磺酸基團(tuán)，可以采用流動相中加入離子對試劑的方法來提高分離度。采用甲醇/四丁基氫氧化銨水溶液和乙腈/四丁基氫氧化銨水溶液的二元體系都可以進(jìn)行將偶合物和H酸很好的分離，但甲醇體系的洗脫能力稍弱，各組分保留時間較長，不利于快速分析;調(diào)試不同比例的乙腈/四丁基氫氧化銨水溶液二元體系，結(jié)果表明乙腈-四丁基氫氧化銨溶液體積比在38：62時分離度最佳，偶合物能完全分離，有利于準(zhǔn)確定量，見圖1。

2.1.2檢測波長

本實(shí)驗(yàn)待測組分偶合物呈紫紅色，最大吸收波長585nm，在紫外254nm下也有吸收，此波長下大部分有機(jī)物都有吸收，因此選擇254nm作為檢測波長。

2.2樣品制備

2.2.1偶合pH值的確定

偶合反應(yīng)是親電取代反應(yīng)，偶氮基一般進(jìn)攻氨基和羥基的鄰位或?qū)ξ弧酸的全稱是1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸單鈉鹽，結(jié)構(gòu)中既含有氨基，又含有羥基。在酸性介質(zhì)中偶合時，偶氮基可以引入到氨基的鄰位;在堿性介質(zhì)中偶合時，偶氮基可以引入到羥基的鄰位。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了pH3.0，pH6.0，pH7.0，pH8.0，pH9.0四個條件進(jìn)行測試，結(jié)果如下：

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，酸性條件下偶合得到的偶合產(chǎn)物在此液相條件下分離度較差，不能準(zhǔn)確定量;在pH7.0-8.0條件下偶合得到的偶合產(chǎn)物穩(wěn)定性較好，尤其在pH8.0的條件下所得偶合產(chǎn)物的峰面積最大，并且也最穩(wěn)定;pH9.0條件下偶合產(chǎn)物不穩(wěn)定。因此選擇pH8.0作為本實(shí)驗(yàn)的偶合條件。

2.2.2偶合溫度的確定

在pH8.0的條件下，做偶合溫度與偶合物穩(wěn)定性的關(guān)系。按照1.2.2中樣品的檢測步驟，在不同的偶合溫度下制備偶合組分，放置10min后檢測其峰面積，結(jié)果如下：

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，0～5℃條件下偶合所得組分峰面積最大，隨著偶合反應(yīng)溫度升高，10～25℃條件下偶合組分峰面積降低，30℃以上條件下偶合物峰面積更低，其主要原因是苯胺重氮鹽在高溫下會分解。苯胺為分子量較小的芳香伯胺，其重氮化較徹底，并且偶合反應(yīng)速度快，但缺點(diǎn)是重氮鹽的穩(wěn)定性隨溫度變化較大，溫度低重氮鹽更穩(wěn)定。所以本實(shí)驗(yàn)選用0～5℃的條件作為偶合反應(yīng)的最佳溫度。

2.2.3偶合時間的確定

按照1.2.2中樣品的檢測步驟制備好偶合組分后，分別放置0～240min，然后檢測其峰面積，結(jié)果如下：

從數(shù)據(jù)可以看出，偶合時間0min時重氮鹽沒有完全被偶合，偶合時間過長偶合溶液不穩(wěn)定，偶合時間在5～30min左右為偶合放置最佳時間。為了節(jié)省檢測時間，優(yōu)選的偶合時間為10min。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

2.4 方法精密度和回收率實(shí)驗(yàn)

2.4.1 方法精密度實(shí)驗(yàn)

將同一樣品按照1.2.2方法配制，平行配制6份供試樣品，測定其含量，結(jié)果見表4。

2.4.2 回收率實(shí)驗(yàn)

在已知含量的重氮鹽樣品中，加入不同量的苯胺重氮鹽標(biāo)樣，配制成一系列待測溶液，測定回收率，結(jié)果如表5所示。

由表4和表5的數(shù)據(jù)可知，該方法對苯胺重氮鹽樣品的檢測平行性好，精密度較高，回收率98-104%，是一個快速準(zhǔn)確的檢測方法。

3 結(jié)論

在本方法條件下，苯胺重氮鹽與H酸于pH8.0～8.5，溫度0～5℃的條件定量偶合10min，所得偶合產(chǎn)物穩(wěn)定，適合于液相色譜分析。該方法可用于生產(chǎn)過程或產(chǎn)品中殘留重氮鹽的準(zhǔn)確分析。