生態紡織品中12種禁用染料的快速測定方法研究

張湛垚,陳秋葵,區麗華,農達鑫,冼浩昌,李正海

(佛山中紡聯檢驗技術服務有限公司,廣東 佛山 528211)

致癌染料是指能引發細胞癌變或產生腫瘤的一類染料,因此國際社會規定禁止使用可致癌染料,其是紡織品檢測中的重要考核指標。GB/T 18885—2020《生態紡織品技術要求》[1]中明確規定了15種致癌染料和5種禁用染料的限量,其中9種致癌染料的檢測按照GB/T 20382—2006《紡織品 致癌染料的測定》[2],2種禁用染料的檢測按照GB/T 23345—2009《紡織品 分散黃23和分散橙149》[3],現行方法老舊,標準溶液需分別配制,效率低下。本文在基于生態紡織品及皮革和毛皮[4]、染料產品[5]的技術要求基礎上,提出了一種同時測定紡織品中9種致癌染料和3種禁用染料(分散黃23、分散橙149、堿性綠4(氯化物))的方法,并通過一系列條件優化探究實驗,得出了最優的萃取方式和色譜條件,減少了測定此類物質的時間和成本,滿足了日常檢測的需求。

1 設備與耗材

試劑:甲醇(HPLC)、乙腈(HPLC)、乙酸銨(HPLC),標準物質信息[1]見表1。

表1 標準物質信息

設備:Agilent 1260型高效液相色譜儀,附有二級管陣列檢測器(美國,Agilent公司);ME204E型電子天平,精確至0.1 mg;超聲波清洗機;具塞玻璃反應器。

試樣:棉、聚酯、錦綸類紡織品。

2 試驗方法

2.1 系列標準溶液的配制

標準儲備液的配制:稱取12種標準物,用甲醇溶解為濃度0.2 mg/mL單組分儲備溶液。

標準溶液的配制:分別移取適量的單組分儲備溶液于10 mL容量瓶中,甲醇定容得到50 μg/mL混合標準溶液。分別移取0.01 mL、0.02 mL、0.04 mL、0.08 mL、0.1 mL、0.2 mL的50 μg/mL混合標準溶液,用甲醇定容到1mL,得到0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、4.0 μg/mL、5.0 μg/mL、10.0 μg/mL的系列標準溶液。

2.2 試樣的制備和萃取

試樣剪成約5 mm×5 mm的碎片,精確稱取1.0 g置于具塞玻璃提取器中,加入適量的萃取劑,置于70 ℃超聲水浴中萃取30 min,冷卻至室溫,用0.22 μm PTFE過濾,采用HPLC-DAD分析測定。

2.3 HPLC-DAD的分析條件

色譜柱Agilent Poroshell 120 EC-C18(4 μm 100 mm×4.6 mm),進樣量5 μL,流速1.2 mL/min,柱溫45 ℃,檢測波長380 nm、450 nm、500 nm、540 nm、590 nm、620 nm,流動相A為10 mmol/L乙酸銨水溶液,流動相B為100%甲醇,流動相C為100%乙腈,流動相D為一級水,后運行時間4 min。洗脫程序見表2。

表2 洗脫程序

3 結果與討論

3.1 萃取條件的優化

3.1.1 萃取劑的選擇

稱取9份1.0 g棉類樣品,分3組,各加入適量的混合標準工作溶液,使得各目標物的加標濃度為1 μg/mL,分別加入20 mL的純甲醇、1%氨水化甲醇、1%甲酸化甲醇,按2.2進行萃取后分析測定。如圖1所示,純甲醇和1%甲酸化甲醇對堿性紅9、堿性紫14、分散橙11、分散黃3、分散橙149的萃取效果佳;而1%氨水化甲醇對直接藍6、酸性紅26、分散藍1、直接紅28、直接黑38、堿性綠4、分散黃23的萃取效果佳,但直接藍6的回收率低于40%。

圖1 甲醇的酸堿性對12種禁用染料萃取效果的影響

稱取9份1.0 g棉類樣品,分3組,分別加入20 mL的1%氨水化甲醇、1%三乙胺化甲醇、1%三乙醇胺化甲醇,按2.2進行萃取后分析測定。如圖2所示,1%三乙胺化甲醇對直接藍6等7種目標物的提取效果最好,回收率均在70%～130%之間。

圖2 不同的堿化甲醇對直接藍6等7種禁用染料萃取效果的影響

為得到良好的實驗萃取效果,將12種禁用染料分為A、B兩組,其中A組:堿性紅9、堿性紫14、分散橙11、分散黃3分、散橙149,以純甲醇為萃取劑;B組:直接藍6、酸性紅26、分散藍1、直接紅28、直接黑38、堿性綠4、分散黃23,以1%三乙胺化甲醇為萃取劑。

3.1.2 萃取劑體積的選擇

稱取6份1.0 g棉類樣品,分2組,向A組分別加入10 mL、20 mL、30 mL的純甲醇,B組分別加入10 mL、20 mL、30 mL的1%三乙胺化甲醇,按2.2進行萃取后分析測定。如圖3所示,純甲醇為萃取劑時,A組5種組分在不同的純甲醇體積下萃取效果均表現良好,回收率滿足70%～130%;1%三乙胺水化甲醇為萃取劑時,不同體積的1%三乙胺化甲醇,B組7種組分表現出不同的萃取效果,當加入1%三乙胺化甲醇30 mL時,7種組分的萃取效果明顯較好。因此,選擇萃取劑的體積為30 mL。

圖3 不同體積的萃取劑對12種禁用染料萃取效果的影響

3.1.3 萃取溫度和時間的選擇

稱取12份1.0 g棉類樣品,分2組,A組加入純甲醇30 mL,B組加入1%三乙胺化甲醇30 mL,分別置于30 ℃、50 ℃、70 ℃的水浴中超聲萃取30 min,按2.2進行萃取后分析測定。如圖4所示,萃取溫度為70 ℃時,目標物的回收率均在80%以上,故選擇萃取溫度為70 ℃。

圖4 萃取溫度對12種禁用染料萃取效果的影響

稱取6份1.0 g棉類樣品,分2組,A組加入純甲醇30 mL,B組加入1%三乙胺水化甲醇30 mL,分別置于70 ℃超聲波發生器中萃取15 min、30 min、60 min,按2.2進行萃取后分析測定。如圖5所示,A組回收率均在90%以上;當萃取30 min時,B組目標物的回收率均在80%以上,滿足檢測要求,故選擇超聲萃取時間為30 min。

圖5 萃取時間對12種禁用染料萃取效果的影響

3.2 色譜條件的優化

3.2.1 流動相的選擇

12種禁用染料濃度為1 μg/mL的混合標準溶液,色譜柱Agilent Poroshell 120 EC-C18,進樣量5 μL,柱溫45 ℃,檢測波長380 nm、450 nm、500 nm、540 nm、590 nm、620 nm,流動相A分別采用一級水、10 mmol/L乙酸銨水溶液、0.1%甲酸水溶液進行目標物洗脫分離,得到10 mmol/L乙酸銨水溶液效果更優。

3.2.2 流速的選擇

在3.2.1的實驗條件下,選擇10 mmol/L乙酸銨水溶液作流動相A,流速分別為0.8 mL/min、1.0 mL/min、1.2 mL/min,比較不同流速下目標物的分離洗脫效果。結果顯示,流速越大,目標物的分離效果越佳,故選擇流速為1.2 mL/min。

3.2.3 柱溫的選擇

在3.2.1的實驗條件下,選擇10 mmol/L乙酸銨水溶液作流動相A,流速為1.2 mL/min,柱溫分別為25 ℃、35 ℃、45 ℃,比較不同柱溫下目標物的分離洗脫效果。結果顯示,溫度對直接紅28及附近雜質的分離影響較大,柱溫為25 ℃時,直接紅28和雜質峰重疊在一起,當柱溫為45 ℃時,直接紅28和雜質峰能實現基本分離,且其余11種目標物的分離效果較佳,故選擇柱溫為45 ℃。

10 mmol/L乙酸銨水溶液作流動相A,流速為1.2 mL/min,柱溫為45 ℃時,12種目標物的分離度較好,如圖6所示。

圖6 12種禁用染料的色譜圖(HPLC-DAD)

3.3 檢測方法線性范圍與檢出限

配制濃度為0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、4.0 μg/mL、5.0 μg/mL、10.0 μg/mL的12種混合標準工作溶液,HPLC-DAD分析考察各組分的線性。實驗結果表明12種組分在0.5 μg/mL～10 μg/mL濃度范圍內線性關系良好,線性相關系數R2均大于0.995(見表3)。陰性樣品中加入0.3 mL 12種混合標準溶液(50 μg/mL)進行檢測,結合樣本稱樣量、定容體積計算,以3倍信噪比(S/N=3)計算各化合物的檢出限LOD,以10倍信噪比(S/N=10)計算各化合物的定量限LOQ(見表3)。

表3 12種禁用染料的線性關系 檢出限與定量限

3.4 回收率和精密度

取18份棉滌混紡的陰性樣品(經測定確認棉、聚酯、錦綸均不含有目標物),分別加入混合標準溶液30 mg/kg、60 mg/kg、150 mg/kg進行測試。如表4所示,目標物的平均回收率在71%～103%之間,相對標準偏差(RSD)為0.2%～2.7%之間,準確性和精密度表現良好。

表4 陰性樣品中12種禁用染料的加標回收率與RSD

4 結語

本文研究建立了一種同時檢測生態紡織品中12種禁用染料的方法,采用HPLC-DAD進行系列優化實驗,得出最優的萃取和色譜條件。根據液相色譜保留時間和光譜對目標物定性,峰面積外標法定量,提高了檢驗分析的準確度。該方法具有檢測時間短、重現性好、準確度及精度高、目標物分離效果好等優點,能滿足第三方檢測行業的日常需求。