三聚氰胺氰尿酸盐中游离三聚氰胺的检测

魏峰狄蕊

（1.衡水出入境检验检局 河北衡水 053000；2.国家级裘皮检测重点实验室；3.黄山学院化学化工学院）

三聚氰胺氰尿酸盐中游离三聚氰胺的检测

魏峰1，2狄蕊3

（1.衡水出入境检验检局 河北衡水 053000；2.国家级裘皮检测重点实验室；3.黄山学院化学化工学院）

建立了能测定三聚氰胺氰尿酸盐中游离三聚氰胺的高效液相色谱方法。通过对色谱条件，提取方式等实验条件的考察，对检测方法进行了优化。结果表明：采用超声波提取，硅藻土净化，以庚烷磺酸钠缓冲液-甲醇为流动相，可实现对三聚氰胺的检测。该方法测定三聚氰胺氰尿酸盐中的游离三聚氰胺具有灵敏、准确的优点，有广泛的应用前景。

高效液相色谱法；三聚氰胺氰尿酸盐；游离三聚氰胺

1 前言

由于三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）可在材料表面形成致密的保护层，使尼龙和皮毛制品达到UL94 V-0阻燃等级［1，2］，因此，其主要作为阻燃剂［3］，用于动物毛皮制品和尼龙等纤维制品的阻燃［4，5］。

MCA的生产以三聚氰胺和氰尿酸作原料［6］，未反应的游离三聚氰胺和其他杂质会影响MCA的纯度，使阻燃性能变差，因此游离三聚氰胺是MCA产品中的重要杂质指标［7］。目前针对MCA产品中游离三聚氰胺检测方法的文献很少，伍云虎［8］利用MCA和可溶性杂质溶解度差异，用重量法测定MCA的纯度，但该方法仅能测量可溶性杂质总量；何莉莉等［9］使用纳米金进行表面增强拉曼光谱法对三聚氰胺、氰尿酸以及MCA的含量进行了定量检测，该方法采用676 cm-1处的拉曼光谱峰对三聚氰胺进行定量分析，检出限为33 mg/kg，检测准确、快速，但检测设备和所用试剂都较昂贵、检测成本高，不适于企业使用。因此，本项目通过高效液相色谱对MCA中三聚氰胺的检测方法进行了研究。

2 材料与方法

2.1材料

2.1.1样品

工业级三聚氰胺氰尿酸盐样品购自辛集市理联化工厂、成都玉龙化工有限公司、濮阳市诚科化工科技有限公司。

2.1.2试剂

三聚氰胺：含量99.0%以上，Sigma公司；甲醇：色谱纯，德国MERCK公司；己烷磺酸钠、庚烷磺酸钠、氢氧化钠、甲酸铵、柠檬酸、硅藻土（粒径小于100目）：国产分析纯。

2.1.3仪器

高效液相色谱仪：Agilent1200型配有DAD紫外检测器，美国安捷伦公司；分析天平：AYU220，日本岛津公司；精密酸度计：PHS-3C，上海精密科学仪器公司；超声波清洗器：KH-500B，昆山禾创超声波仪器有限公司；双功能水浴恒温振荡器：KW1000DC，江苏金坛亿通电子有限公司。

2.2方法

2.2.1样品处理

准确称取1.00 g（精确至0.01 g）样品于50 mL容量瓶中，用水溶解并定容至刻度，配制成为20.0 g/L的样品溶液；然后放入超声波清洗器中超声60 min，此过程中需经常取出容量瓶摇晃使样品均匀分布；冷却后，将样品溶液倒入装有3 g硅藻土的层析柱（层析柱的制作：向内径15 mm的层析柱中，加入3 g硅藻土，敦实，用蒸馏水浸湿，备用），抽滤，用烧杯收集滤液，用40 mL去离子水分3次冲洗层析柱，合并滤液于100 mL容量瓶中，定容至刻度，将溶液用0.22 μm的滤膜过滤。

2.2.2流动相缓冲液配制

称取1.00 g（精确至0.1 g）庚烷磺酸钠和1.00 g（精确至0.1 g）柠檬酸于500 mL烧杯中，用400 mL超纯水溶解，用8 g/L的NaOH溶液调节pH至3.1，移入1 000 mL容量瓶中定容至刻度，过滤，备用。

2.2.3色谱条件

色谱柱：ZORBAX RX-C18，4.6×250 mm 5 μm；柱温：25℃；流动相：65%流动相缓冲液，35%甲醇；流速：1.0 mL/min；检测波长：240 nm；进样量：20 μL。

3 结果与讨论

3.1样品处理条件的考察

3.1.1提取溶剂的选择

蒸馏水、乙醇和乙腈为三聚氰胺分析方法的常用提取溶剂。三聚氰胺在水中的溶解度为3.3 g/L，在乙醇中的溶解度约为1g/L，在乙腈中的溶解度为6-9g/L［10］。MCA中三聚氰胺的含量一般为0.1-10 g/kg［7］，如选用50倍的提取液，则提取液中三聚氰胺的浓度为2-200 mg/L，上述三种溶剂的溶解度均可满足需求。

由于没有市售的MCA标准品，因此本实验所用标准样品为自制。将市售MCA产品破碎至160目以下，称取20 g，用200 mL乙醚超声洗涤2次（以去除非极性有机物杂质），再用200 mL乙腈超声洗涤3次（以去除极性有机物杂质），110℃烘干，经色谱检测无三聚氰胺及其他色谱峰，则制成MCA标准品。

将三聚氰胺标准溶液加入MCA标准品制成含量为2 g/kg的MCA样品，以超声波萃取方法，采用不同比例的3种溶剂对该样品进行提取实验，提取效果见表1。

表1　不同溶剂中三聚氰胺的回收率（n=3）

从表中可以看出乙醇的提取回收率较低，而乙腈和水在不同溶剂比的条件下回收率均在96%以上，考虑到乙腈有一定的毒性，因此本实验选用蒸馏水作为提取溶剂。

3.1.2提取方式和时间的选择

超声波提取和振荡提取为常用的固-液提取方式，本实验在常温下以蒸馏水为溶剂，对提取方式和提取时间进行了比较，实验结果见表2。

表2　不同提取方法下三聚氰胺的回收率（%）

结果显示，在30 min内往复振荡和回旋振荡的提取回收率要小于超声波提取；在120 min时三者的提取效率基本一致；在较短时间内，超声波的提取效率要高于振荡方式，在60 min以后提取回收率基本稳定。因此本实验选用超声波萃取方式，时间为60 min。

3.1.3净化方式的选择

三聚氰胺氰尿酸盐在水溶液中有一定的溶解性，在色谱分离过程中会产生干扰，因此需要将样品溶液进行净化处理。本实验选用了硅藻土、C18键和硅胶粉、聚丙烯酰胺等常用净化剂对样品溶液进行处理，结果显示，除硅藻土之外，其他两种试剂均会显著影响三聚氰胺，使三聚氰胺的回收率降低；而硅藻土可以吸附三聚氰胺氰尿酸盐，并对三聚氰胺的回收率没有影响，因此本实验选择硅藻土作为净化剂。对硅藻土的剂量进行考察，发现硅藻土用量在2-6 g均可实现对样品的净化，且不会影响三聚氰胺的回收率，因此本实验选择采用3 g硅藻土过滤样品溶液。

3.2流动相的选择

3.2.1离子对试剂的选择

三聚氰胺在酸性溶液中带正电荷，色谱法分析时，可用阴离子表面用活性剂作为离子对试剂，离子对试剂的阴离子基团可与三聚氰胺以静电力相互作用，而其疏水基团被吸附在固定相上［11］，从而增加组分的保留时间。离子对试剂的浓度与组分阴离子的结合能力都会对分离的效果产生影响。

在实验中采用C18色谱柱作为固定相，考察了甲酸铵-甲醇、戊烷磺酸钠缓冲液-甲醇和庚烷磺酸钠缓冲液-甲醇（均为65+35，v/v）为流动相时MCA中三聚氰胺的色谱情况，结果见图1-图3。

图1　甲酸铵-甲醇流动相中三聚氰胺色谱图（三聚氰胺浓度0.4 mg/L）

图2　戊烷磺酸钠缓冲液-甲醇流动相中的色谱图（三聚氰胺浓度0.5 mg/L）

图3　庚烷磺酸钠缓冲液-甲醇流动相中三聚氰胺的色谱图（三聚氰胺浓度0.5mg/L）

图1显示，以甲酸铵-甲醇作为流动相时，三聚氰胺色谱峰的保留时间为3.26 min，色谱峰较宽，峰宽为0.4 min，理论塔板数仅为1062；图2显示，以戊烷磺酸钠缓冲液-甲醇作为流动相时，三聚氰胺的保留时间延长到3.68 min，理论塔板数为1355；图3显示，以庚烷磺酸钠缓冲液-甲醇作为流动相时，三聚氰胺的保留时间为6.10 min，理论塔板数为2416，分离效率明显提高。因此，实验选用庚烷磺酸钠缓冲液-甲醇为流动相。

3.2.2流动相组分的选择

当以庚烷磺酸钠缓冲溶液-甲醇为流动相时，考察了在不同配比下的三聚氰胺出峰情况，结果见表3。

表3　不同流动相组分下三聚氰胺的保留时间

表3显示，流动相中甲醇比例的变化会影响三聚氰胺的出峰时间。在配比为50/50时，三聚氰胺出峰较早；随着甲醇的减少，保留时间延长；在配比为65/35时，三聚氰胺保留时间为6.10 min，出峰时间较好，易观察峰形。因此本实验采用缓冲溶液-甲醇（65+35，v/v）。

3.2.3流动相pH值的选择

以庚烷磺酸钠缓冲液-甲醇（65+35，v/v），缓冲液中柠檬酸浓度为1.0 g/L，用氢氧化钠调节pH值，观察pH为3.1、3.5、4.0、4.5、5.0时三聚氰胺的出峰情况，结果见表4。

表4　在不同pH值的流动相中三聚氰胺的保留时间

结果显示，pH值对三聚氰胺的出峰时间会产生显著影响，pH值增大会使溶液的离子强度增加，使三聚氰胺的保留时间减小，而pH值过低对固定相造成影响，因此本实验选用流动相的pH值为3.1。

3.3检测波长的选择

对10 mg/L三聚氰胺标准溶液进行扫描，结果见表5。

表5　检测波长与三聚氰胺色谱峰面积的关系

表5显示，在240 nm检测时灵敏度最大，在此波长下，三聚氰胺的检测信号明显，能得到良好的色谱分离图。因此选定240 nm作为本实验的检测波长。

3.4三聚氰胺的标准曲线

准确称取100 mg三聚氰胺标准品于100 mL容量瓶中，用水溶解并定容至刻度，配制成浓度为1 000 mg/L的标准储备液。用水将上述储备液逐级稀释得到浓度为0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 mg/ L的标准使用液。

在实验条件下对标准使用液进行测定，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果如表6所示，三聚氰胺标准溶液浓度在0.25-2.5 mg/L范围内相关系数为0.9997，线性关系良好，峰面积A（mAU）与浓度C（mg/L）的回归方程为A=72.0C-0.41。三聚氰胺溶液的最低检测浓度为0.04 mg/L（RSN= 3），乘以稀释倍数100，则被测物MCA中三聚氰胺的检测限为4.0 mg/kg。

表6　三聚氰胺的标准曲线

3.5回收率

将三聚氰胺标准溶液加入MCA标准样品，制成不同三聚氰胺含量的样品，进行加标回收实验，结果见表7。

表7　三种样品的加标回收率（n=3）

由结果可见，样品的回收率范围在92.3%-95.4%，相对标准偏差范围在2.3-3.2之间，精密度良好。

3.6样品测定

采用本方法和重量法［8］对3种市售的MCA产品分别进行了测定，结果见表8。由于本方法只测定三聚氰胺，而重量法测定的是包括三聚氰胺在内的可溶性杂质，因此本方法的测定值要显著小于重量法。从表8可以看出，市售MCA产品中三聚氰胺的含量约为其可溶性成份的9%-25%。

表8　两种方法测定样品结果比较（n=3）

4 结论

本研究对色谱检测和提取条件进行优化，确定了最佳检测条件，建立了高效液相色谱测定MCA中游离三聚氰胺的方法。样品的回收率为92.3%-95.4%，相对标准偏差为2.3%-3.2%。该方法样品处理过程简单、分析方法灵敏度高，且分离效果好，检测结果准确，具有广泛的应用前景。

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Determination of Free Melamine in Melamine Cyanurate

Wei Feng1,2,Di Rui3
（1.Hengshui Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Hengshui，Hebei，053000；2.State Key Laboratory of Fur Testing；3.Chemistry College，Huangshan University）

A high performance liquid chromatography（HPLC）method for determining free melamine in melamine cyanurate（MCA）was established.Liquid chromatography conditions and extraction experimental conditions were investigated to optimize method.The results indicated that,using ultrasonic extraction and heptanesulfonicacidsodiumbuffer-methanolas themobilephase,detectionof melaminecanbe achieved.HPLC method for determining melamine is sensitive and accurate,so it has broad application prospect.

High Performance Liquid Chromatography；Melamine Cyanurate；Free Melamine

O657.7+2

E-mail：11726173@qq.com

安徽省教育厅教学研究项目（2012jyxm507）

2015-2-25