高效液相色譜法測(cè)定生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛的遷移量

肖 灣 顧鈺華 孫多志 周 呈

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 201114）

醛類化合物是一類含有醛基 (-CHO) 的有機(jī)化合物,作為一類重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于皮革、紡織、造紙等領(lǐng)域[1-3]，其中甲醛、乙二醛、戊二醛等醛類化合物均會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害[4-6]。因此，國(guó)家紙制品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35613-2017《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)—紙和紙制品》中規(guī)定生活用紙中甲醛含量須小于1.0mg/dm2，乙二醛含量須小于1.5mg/dm2[7]。2021年7月，歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）將戊二醛列入第25批高度關(guān)注物質(zhì)清單，以限制含有該類物質(zhì)的物品投放市場(chǎng)[8]。戊二醛在造紙過(guò)程中可作為濕強(qiáng)劑使用[9]，故生活用紙中存在戊二醛的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，檢測(cè)甲醛、乙二醛、戊二醛的方法有分光光度法[10]、高效液相色譜法[11]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[12]等，其中分光光度法無(wú)法同時(shí)測(cè)定多種醛類物質(zhì)，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法設(shè)備昂貴，高效液相色譜法具有操作簡(jiǎn)單，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛含量檢測(cè)的方法有GB/T 34448-2017《生活用紙及紙制品 甲醛含量的測(cè)定》[13]、SN/T 4389-2015《 生活用紙中乙二醛含量的測(cè)定 分光光度法》[14]等、未有生活用紙中戊二醛含量的測(cè)定方法，也未有生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛同時(shí)測(cè)定的方法。本實(shí)驗(yàn)以2，4-二硝基苯肼（2，4-DNPH）為衍生試劑，建立了一種高效液相色譜同時(shí)測(cè)定生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛 遷移量的方法，既可加強(qiáng)生活用紙的質(zhì)量監(jiān)管，又可為消費(fèi)者使用到更加安全的生活用紙?zhí)峁┘夹g(shù)保障。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

Agilent 1260型高效液相色譜儀，安捷倫科技（中國(guó)）有限公司；SHA-C往復(fù)式水浴恒溫振蕩器，常州金南儀器制造有限公司；Millipore Milli-Q型超純水系統(tǒng)，密理博（上海）貿(mào)易有限公司；2，4-二硝基苯肼，分析純，國(guó)藥集團(tuán)有限公司;乙腈，色譜純，國(guó)藥集團(tuán)有限公司；37%鹽酸，分析純，國(guó)藥集團(tuán)有限公司；甲醛，1000mg/L，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；乙二醛，40.5%，阿爾塔科技有限公司（采用GB/T 4389-2015中方法進(jìn)行標(biāo)定[14]）；戊二醛，64.7%，曼哈格生物科技有限公司（采用QB/T 4200-2011中方法進(jìn)行標(biāo)定[15]）。

衍生化試劑：在100mL棕色容量中加入0.05g 2,4-二硝基苯肼，然后加入60mL乙腈溶解，最后加入0.5mL鹽酸并使用乙腈定容至刻度，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.2 樣品前處理

將生活用紙樣品剪至5mm×5mm以下的碎片并混勻，準(zhǔn)確稱取2.5g（精確至0.001g）于250mL錐形瓶中，加入100mL水，于40℃水浴中振蕩60min。

1.3 樣品衍生化

準(zhǔn)確移取1mL萃取液于棕色反應(yīng)瓶中，分別加入5mL乙腈、1mL衍生化試劑（2，4-二硝基苯腙），混勻后于40℃水浴中保溫60min，反應(yīng)液過(guò)濾膜后上機(jī)測(cè)試。

1.4 儀器分析條件

色譜柱：Zorbax SB-C18，5μm，4.6mm×250mm；色譜柱溫度：30℃；流動(dòng)相：A為乙腈，B為水；檢測(cè)波長(zhǎng)：360nm；流速：0.8mL/min；進(jìn)樣量：10μL。等度洗脫：乙腈-水體系（體積比75:25）。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

采用二極管陣列檢測(cè)器，在波長(zhǎng)200～500nm范圍內(nèi)分別對(duì)25mg/L甲醛、乙二醛、戊二醛的衍生物進(jìn)行掃描，所得光譜圖見(jiàn)圖1。甲醛衍生物在350nm附近有強(qiáng)吸收，乙二醛衍生物在440nm附近有強(qiáng)吸收，戊二醛衍生物在360nm附近有強(qiáng)吸收，為避免其他雜質(zhì)的干擾與保證所有化合物均有較好檢測(cè)靈敏度，選擇檢測(cè)波長(zhǎng)為360nm。

圖1 標(biāo)液光譜圖

2.2 流動(dòng)相的選擇

本實(shí)驗(yàn)選用ZORBAX SB-C18（250mm×4.6mm×5.0μm）色譜柱，分別考察了甲醇-水、乙腈-水兩種流動(dòng)及不同體積比的流動(dòng)相對(duì)25mg/L甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物分離效果和響應(yīng)值的影響。通過(guò)比較甲醇-水（體積比80:20）、乙腈-水（體積比80:20）兩種流動(dòng)相條件下3種衍生物的分離效果和峰面積發(fā)現(xiàn)，乙腈-水體系下的3種衍生物的色譜峰分離度與響應(yīng)值均優(yōu)于甲醇-水體系。通過(guò)改變流動(dòng)相（乙腈-水）的體積比(70%、75%、80%、85%、90%)來(lái)比較3種衍生物的分離效果和峰形發(fā)現(xiàn)，乙腈-水體系（體積比75:25）條件下，3種物質(zhì)的色譜峰形尖銳對(duì)稱，分離效果較好，分析時(shí)間較短，其色譜圖見(jiàn)圖2。

圖2 甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物的色譜圖

2.3 衍生反應(yīng)酸的選擇

參考了甲醛、乙二醛、戊二醛衍生反應(yīng)相關(guān)的文獻(xiàn)[16，17]，選擇鹽酸、乙酸、磷酸、高氯酸為衍生反應(yīng)的酸。在4個(gè)100mL棕色容量中各加入0.05g 2,4-二硝基苯肼，然后分別加入60mL乙腈溶解，最后分別加入0.5mL鹽酸、乙酸、磷酸、高氯酸并使用乙腈定容至刻度。在其他條件相同的情況下，使用以上4種不同酸配制的衍生試劑進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果顯示，在使用乙酸配制的衍生試劑時(shí)，只生成了甲醛的衍生物，使用其他酸配制衍生試劑時(shí)，3種衍生物均能出峰，但使用鹽酸配制的衍生試劑時(shí)，甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物的色譜峰響應(yīng)值最高，雜峰最少，因此選擇鹽酸配制衍生試劑。

2.4 衍生反應(yīng)試劑的用量

在5個(gè)棕色反應(yīng)瓶中各加入1mL 甲醛、乙二醛、戊二醛的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(均為25mg /L)、5mL乙腈，最后分別加入0.1mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL衍生試劑，混勻后在40℃水浴中保溫60min。結(jié)果顯示，衍生試劑加入量為0.1mL與0.5mL時(shí),乙二醛同時(shí)生成單腙與二腙衍生物[18]，導(dǎo)致乙二醛二腙衍生物的響應(yīng)值降低，其中0.5mL衍生試劑加入量所得色譜圖見(jiàn)圖3。當(dāng)衍生試劑加入量為1.0mL、1.5mL、2.0mL時(shí)，3種衍生物色譜峰響應(yīng)值無(wú)變化，乙二醛單腙衍生物色譜峰消失，因此選擇衍生試劑加入量為1.0mL。

圖3 0.5mL衍生試劑所得色譜圖

2.5 衍生反應(yīng)溶劑用量的選擇

由于乙腈對(duì)2，4-二硝基苯肼溶解性較好，因此選擇乙腈為衍生反應(yīng)的溶劑。在5個(gè)棕色反應(yīng)瓶中各加入1mL甲醛、乙二醛、戊二醛的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(均為25mg/L)，然后分別加入2mL、3mL、4mL、5mL、6mL乙腈，最后各加入1mL衍生試劑，混勻后在40℃水浴中保溫60min，3種衍生物所得色譜峰面積變化見(jiàn)圖4。結(jié)果顯示，乙腈加入量對(duì)甲醛衍生物峰面積的影響不大，當(dāng)乙腈用量為2mL時(shí)，反應(yīng)溶液中出現(xiàn)橙黃色絮狀物，同時(shí)乙二醛、戊二醛的衍生物色譜峰響應(yīng)值極低，可能是衍生產(chǎn)物析出導(dǎo)致[19],當(dāng)乙腈加入量為5mL時(shí)，甲醛、乙二醛、戊二醛的衍生物色譜峰峰面積趨于最大，為避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有析出產(chǎn)物，選擇乙腈體加入量為5mL。

圖4 不同溶劑用量對(duì)色譜峰面積的影響

2.6 衍生反應(yīng)時(shí)間的選擇

在5個(gè)棕色反應(yīng)瓶中各加入1mL甲醛、乙二醛、戊二醛的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(均為25mg/L)、5mL乙腈，最后分別加入1mL衍生試劑，混勻后在40℃水浴中保溫10min、20min、30min、40min、60min，3種衍生物所得色譜峰面積變化見(jiàn)圖5。結(jié)果顯示，甲醛、戊二醛的衍生物色譜峰面積在30min時(shí)均達(dá)到最大值，乙二醛的衍生物色譜峰面積在50min時(shí)達(dá)到最大值，為保證所有衍生產(chǎn)物充分，選擇反應(yīng)時(shí)間為60min。同時(shí)對(duì)3種的衍生物的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)表明，在12h以內(nèi)各物質(zhì)色譜峰面積無(wú)變化，均保持穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 不同時(shí)間對(duì)色譜峰面積的影響

2.7 線性和檢出限

將甲醛、乙二醛、戊二醛標(biāo)準(zhǔn)溶液混合配制成5mg/L～25mg/L，然后按優(yōu)化試驗(yàn)的條件進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。以質(zhì)量濃度對(duì)應(yīng)其色譜峰面積擬合曲線，取最低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測(cè)定10次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，所得結(jié)果見(jiàn)表1。甲醛、乙二醛、戊二醛在線性范圍內(nèi)關(guān)系較好，相關(guān)系數(shù)均大于0.995，方法檢出限分別為0.01135mg/dm2、0.02462mg/dm2、0.04841mg/dm2。

表1 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)以及檢出限

2.8 回收率和重復(fù)性

選取空白樣品，分別進(jìn)行了低（200mg·kg-1）、中（600mg·kg-1）、高（1000mg·kg-1）共3個(gè)濃度水平的回收率實(shí)驗(yàn),重復(fù)6次實(shí)驗(yàn),計(jì)算加標(biāo)回收率和精密度,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。在添加濃度范圍內(nèi),甲醛、乙二醛、戊二醛的平均回收率在90.6%～99.0%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.36%～2.88%,表明方法具有良好的回收率和精密度。

表2 方法的回收率和精密度

2.9 實(shí)際樣品檢測(cè)

采用上述的方法對(duì)20份市售生活用紙樣品進(jìn)行測(cè)定，均為未檢出甲醛、乙二醛、戊二醛。

3 結(jié)論

建立了一種采用高效液相色譜同時(shí)測(cè)定生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛的方法，該方法操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，分析效率高，可用于生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛的測(cè)定。