染料產品中24種偶氮染料組分的檢測及優化研究

文/鄧琪錦 農達鑫 陳秋葵 徐曉麗 冼浩昌 李應培 區麗華

偶氮染料因其色譜齊全、色光較好、牢度高而被廣泛應用于紡織品染色[1]。但部分偶氮染料對人體具有很大的危害，經一系列反應后會產生致癌芳香胺，引起人體病變。因此，各國制定了相關標準來禁止該類偶氮染料的使用[2]。我國現行的標準GB 18401—2010《國家紡織產品基本安全技術規范》中明確規定了禁用24種芳香胺類偶氮染料[3]。

但同時國家強制標準GB 19601—2013《染料產品中23種有害芳香胺的限量及測定》僅涉及23種可分解芳香胺的GC-MS定性及內標法定量檢測，未涉及HPLC-DAD定量檢測方法。通常采用的GC-MS定量檢測準確性受干擾的影響較大，預處理的操作復雜性增加了試驗時間成本，內標物的價格昂貴增加了檢測成本。此外，該標準的預處理方法對于水性溶液存在染料的溶解性差、萃取過程出現沉淀等現象，從而導致后續萃取效果較差，目標物的損失較大；再者，由于2,4-二氨基甲苯和2,4-二氨基苯甲醚的穩定性較差，若使用該處理方法所得到的兩種物質的回收率較低。另外，國內外其他相關標準，如：國際標準ISO 14362-1:2017、國家推薦標準GB/T 17592—2011、行業標準SN/T 3786.1—2014均為紡織品中的偶氮染料檢測，未涉及偶氮染料產品的檢測。

本文利用配有二極管陣列的高效液相色譜儀對染料產品中的24種禁用偶氮染料進行定性和定量分析，通過一系列優化試驗，探索出了最優緩沖鹽萃取時間、萃取方式、連二亞硫酸鈉用量、氫氧化鈉用量以及色譜條件，為快速、準確檢測24種禁用偶氮染料提供了有益參考，降低了部分芳香胺的漏檢風險。

1 試驗部分

1.1 試劑、儀器與材料

試劑：甲醇（色譜醇），磷酸氫二鉀（色譜純），正己烷（色譜純），磷酸二氫鉀（色譜純），一水合檸檬酸（分析純），連二亞硫酸鈉（Na2S2O4>90%），叔丁基甲醚（分析純），氫氧化鈉（分析純），硅藻土柱，24種偶氮混合標準溶液。

儀器：Thermo Trace1300 ISQ 7000型氣相色譜質譜聯用儀（美國，Thermo Fisher Scientific公司）；Agilent 1260型高效液相色譜儀，附有二極管陣列檢測器（美國，Agilent公司）；ME204E型電子天平，精確至0.1mg；H2OMA-UV-T型超純水機；AD-12型恒溫水浴振蕩機；超聲波清洗機；QT-1型渦旋混合器；具塞玻璃反應器；S210-K型臺式pH計。

試驗樣品：衣服染色劑（市售），工業染料（含聯苯胺）。

1.2 試驗方法

1.2.1 標準系列工作溶液的配制

分別移取16.5μL、33.5μL、100μL、200μL、334μL的24種偶氮混合標準溶液，用甲醇稀釋定容至1mL，混勻，得到濃度分別為5μg/mL、10μg/mL、30μg/mL、60μg/mL、100μg/mL的標準系列工作溶液。

1.2.2 還原裂解

準確稱取0.2g（精確至0.0001g）代表性試樣至60mL具塞玻璃反應器中，向反應器中加入12.0mL已預熱至70℃的0.06mol/L 檸檬酸鹽緩沖液（取12.526g一水合檸檬酸和6.320g氫氧化鈉溶于水中定容至1000mL，pH=6.0），蓋緊塞子，渦旋混合使試樣潤濕，將反應器置于已恒溫至70℃的水浴中超聲（頻率40kHz，功率200W）萃取10min，準確加入3.0mL的200mg/mL連二亞硫酸鈉水溶液，搖勻，在恒溫70℃的條件下反應30min后，取出反應器置于冰水浴中，使其2min內冷卻至室溫。

1.2.3 萃取分離

在反應液中加入20%氫氧化鈉水溶液0.2mL，搖勻，將反應液全部轉移至硅藻土柱中，使其充分吸附15min，分別用20mL叔丁基甲醚兩次洗滌反應器，并將洗滌液全部轉移至硅藻土凈化柱中，然后再加入40mL叔丁基甲醚到凈化柱中，收集洗脫液到100mL圓底燒瓶中。將洗脫液置于真空旋轉蒸發儀中（50±2）℃水浴濃縮至約1mL，殘留的叔丁基甲醚用緩慢的氮氣流吹干。加入1.0mL甲醇到圓底燒瓶中，快速振蕩使殘渣充分溶解，最后利用0.45μm PTFE微孔濾膜對溶液進行過濾，取濾液做分析測定。

1.2.4 HPLC-DAD的分析條件

色譜柱：Kromasil C18(5μm，250mm×4.6mm)；進樣量：2μL；流速：0.8mL/min～1.2mL/min；柱溫：30℃；檢測波長：240nm、280nm、305nm；流動相A：25mmoL/L磷酸二氫鉀+25mmoL/L磷酸氫二鉀；流動相B：100%甲醇；洗脫程序見表1。

表1 洗脫程序

2 結果與討論

2.1 萃取條件的優化

2.1.1 緩沖鹽萃取時間、萃取方式的選擇

平行稱取10份0.2g的染料樣品，將稱取的樣品平均分為A、B兩組，每組先加入10μg 24種偶氮混合標準物質，還原裂解后，將A組反應器分別置于恒溫至70℃的水浴中反應，將B組反應器置于恒溫至70℃的水浴超聲中反應，后續處理步驟按1.2.2、1.2.3進行，經HPLC-DAD定量檢測，結果如圖1與圖2所示。

圖1 萃取時間對禁用偶氮組分萃取效率的影響（70℃水浴靜置萃取）

圖2 萃取時間對禁用偶氮組分萃取效率的影響（70℃水浴超聲萃取）

整體來說，在相同時長下水浴超聲的萃取效率均高于水浴靜置；當超聲萃取時間為10min時，其萃取效率達90%，之后無顯著增長，故選擇在超聲頻率40kHz、功率200W的條件下萃取10min。

2.1.2 萃取溶劑的選擇

分別研究了叔丁基甲醚、乙醚對還原裂解后的溶液使用硅藻土液液萃取，之后按本方法進行處理，濾液進HPLC-DAD檢測。如圖3所示，測得偶氮總體結果經叔丁基甲醚表現優于乙醚，且叔丁基甲醚相對乙醚對環境更友好，故選擇叔丁基甲醚為有機萃取劑。

圖3 萃取溶劑對禁用偶氮組分萃取效率的影響

2.2 200 mg/mL連二亞硫酸鈉水溶液加入量的選擇

平行稱取6份0.2g的染料樣品，按1.2.2、1.2.3步驟進行預處理，其中加入200 mg/mL連二亞硫酸鈉溶液的體積依次為1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL，經過HPLC-DAD檢測濾液。如圖4所示，發現偶氮總體結果隨連二亞硫酸鈉溶液用量的增大而增大，當加入量為3mL時達到峰值，之后略有下降，故選擇連二亞硫酸鈉溶液加入量為3.0mL。

圖4 200mg/mL連二亞硫酸鈉水溶液加入量對禁用偶氮組分萃取效率的影響

2.3 20%氫氧化鈉水溶液加入量的選擇

平行稱取6份0.2g的染料樣品，按1.2.2、1.2.3步驟處理，其中加入20%氫氧化鈉水溶液的體積依次為0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1mL，經過HPLC-DAD檢測濾液。如圖5所示，測得偶氮總體結果在加入0.2mL、20%氫氧化鈉水溶液時達到峰值，之后略有下降，故選擇20%氫氧化鈉水鈉溶液加入量0.2mL。

圖5 20%氫氧化鈉水溶液加入量對禁用偶氮組分萃取效率的影響

2.4 方法性能

2.4.1 方法線性范圍與檢出限

采用HPLC-DAD對24種偶氮混合標準儲備溶液進樣分析，考察各組分的線性（見表2）。從表2可知，24種組分在5μg/mL～100μg/mL濃度范圍內線性關系良好，線性相關系數均大于0.995。于陰性樣品中加入20μL 24種偶氮混合標準中間溶液（250μg/mL），按本試驗方法進行檢測，以3倍信噪比（S/N=3）與10倍信噪比（S/N=10）得出各化合物的檢出限MDL與定量限LOQ。

表2 禁用偶氮組分的相關系數、檢出限及定量限

2.4.2 回收率與精密度

以本方法確認過的陰性染料樣品為基質，分別添加低、中、高三水平的偶氮混合標準物質，按本方法進行測試，每個水平平行測定6次，回收率為80.0%～109.1%，見表3。

表3 陰性染料產品中偶氮組分的加標回收和RSD（n=6）

注：經本方法檢測，鄰氨基偶氮甲苯（No.26）分解為鄰甲苯胺，5-硝基-鄰甲苯胺分解為2,4-二氨基甲苯（No.3）；4-氨基偶氮苯（No.24）會裂解為苯胺（No.4）或1,4-苯二胺（No.1）。

4 結論

本文研究建立了一種能檢測染料產品中禁用偶氮染料含量的分析技術，利用禁用偶氮染料的特性，通過液液萃取、硅藻土凈化柱凈化的方式，使目標物分離效果好，富集倍數優，實現了單一萃取方法無法達到的富集倍數。結合了HPLC-DAD對染料產品進行分析，通過對萃取條件、色譜條件等的優化，根據保留時間定性，外標峰面積法定量，提高了測定結果的準確度。該方法具有靈敏度高、線性好、重復性好等特點，能夠滿足企業對產品的質量控制要求，滿足消費品的質量安全監督管理要求。