HPLC法测定水性涂料中的游离甲醛含量

2019-06-19李秀娟徐源丰庞承峰朱引军蔡雪娜王新潮

上海涂料 2019年3期

李秀娟，徐源丰，庞承峰，朱引军，蔡雪娜，王新潮

（1.菏泽学院，山东菏泽 274015；2.三棵树涂料股份有限公司，福建莆田 351100）

0 引言

近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，室内装饰装修逐渐成为一种时尚。室内装饰装修材料所致的室内空气污染以及由此引发的健康问题也越来越引起人们的关注。目前，甲醛已成为室内污染最普遍、最严重的污染物之一。甲醛对人体健康的危害主要表现在有刺激、致敏和致突变作用［1-3］。世界卫生组织（WHO）和美国环境保护署（US EPA）均将甲醛列为潜在的危险致癌物和重要的环境污染物。甲醛污染问题已引起社会的广泛关注。装饰装修所用的水性涂料是室内甲醛污染的重要来源之一，因而研究水性涂料中甲醛含量的测定方法对减少室内污染有重要意义。目前，甲醛含量的测定方法有很多［4-14］，关于高效液相色谱法测定甲醛含量的报道也很多［4-9，11，13］。韩军等［4］建立了采用超高效液相色谱测定皮革中甲醛含量的方法。彭锦峰等［7］采用高效液相色谱法测定了食用香菇中的甲醛含量。

由于涂料样品基质的复杂多样性、干扰成分的影响等因素，国家现有标准［15-17］中的测试方法主要是样品经蒸馏后采用乙酰丙酮分光光度法进行测定，该法存在样品前处理耗时费力、操作繁琐，蒸馏电压及蒸馏速率对结果影响较大等弊端，且存在选择性差、灵敏度不高、大批量检验效率低等问题。本研究探讨了样品前处理、衍生化反应条件和色谱条件，建立了基于2，4-二硝基苯肼（DNPH）衍生-高效液相色谱法（HPLC）测定水性涂料中游离甲醛含量的检测方法。该方法具有操作简便、快速，检出限低，重复性好，精密度和准确度高等优点。

1 试验部分

1.1 主要仪器与试剂

Agilent 1260高效液相色谱仪，配备紫外检测器和自动进样器；Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，粒径5 μm）；湘仪TG16-WS台式高速离心机；KQ-250DA台式数控超声波清洗器。

甲醛水溶液（分析纯，37%）；2，4-二硝基苯肼（DNPH，分析纯，≥99.0%）；乙腈（HPLC级）；无水乙酸钠、冰醋酸、浓硫酸（分析纯）；实验室纯化水均为超纯水机VE-A纯化的超纯水。

1.2 液相色谱分离条件

流动相：V（乙腈）∶V（水）=65∶35；流速：1.0 mL/min；柱温：30 ℃；紫外检测波长：354 nm；进样量20 μL。

1.3 试验方法

1.3.1 1.0 g/L 2，4-二硝基苯肼衍生剂的配制

于100 mL容量瓶中加入DNPH 0.1 g，硫酸2 mL，用甲醇溶解并定容。于4 ℃冰箱中避光保存。

1.3.2 醋酸盐缓冲液（pH=5）的配制

于100 mL容量瓶中加入6.03 g无水乙酸钠，2.4 mL冰醋酸，用水溶解并定容。

1.3.3 甲醛标准溶液的制备

甲醛标准溶液（1 mg/mL）的制备：移取2.8 mL质量分数约为37%的甲醛溶液，置于1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

甲醛标准溶液的标定，参照GB 18582—2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》附录C。

甲醛标准稀释液（10 μg/mL）的制备：移取10 mL上述标定过的甲醛标准溶液，置于1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

1.3.4 标准工作曲线的绘制

取上述甲醛标准稀释液，分别配制成浓度为0.113 1 μg/mL、0.226 2 μg/mL、0.508 95 μg/mL、1.017 9 μg/mL、2.035 8 μg/mL、4.071 6 μg/mL、8.143 2 μg/mL的系列标准溶液。分别取5 mL上述溶液至10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生剂，加1 mL pH=5的醋酸盐缓冲液，并用乙腈稀释定容，密封并摇匀，于室温下避光放置5 h后进HPLC测试峰面积。

以甲醛溶液的浓度（μg/mL）为横坐标，相应的峰面积为纵坐标，绘制标准工作曲线。

1.3.5 样品处理

取搅拌均匀的待测水性涂料样品5.0 g（精确称取），置于50 mL的容量瓶中，加水超声分散均匀，稀释至刻度。取约8 mL样品溶液置于10 mL离心管内，以4 000 r/min的离心速率离心20 min。再用移液管移取5 mL上述离心液至10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生剂，加1 mL pH=5的醋酸盐缓冲液，用乙腈稀释并定容，密封并摇匀，于室温下避光放置5 h后过滤，滤液进HPLC测试峰面积。由标准工作曲线计算样品中的游离甲醛含量。

2 结果与讨论

2.1 衍生反应温度的影响

用0.113 1 μg/mL的甲醛标准溶液与超纯水做空白，分别取5 mL置于10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生剂，加1 mL pH=5的醋酸盐缓冲液，并用乙腈稀释定容，密封并摇匀，于60 ℃下避光放置30 min～24 h后进HPLC测试峰面积。结果发现，60 ℃条件下，随着时间的延长（本试验时间做至30 h）空白溶液与样品溶液中2，4-二硝基苯腙峰面积均明显增大。随后，又做了不同温度（45 ℃、30 ℃、室温）条件的对比试验，结果发现，室温下空白溶液中2，4-二硝基苯腙峰面积不随反应时间的延长而增大，说明此条件下空白样稳定，不干扰样品测定，因此衍生反应温度定为室温。

2.2 衍生反应时间的影响

在室温条件下，选用0.113 1 μg/mL、1.131 μg/mL的甲醛标准溶液，分别取5 mL置于10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生剂，加1 mL pH=5的醋酸盐缓冲液，并用乙腈稀释定容，密封并摇匀，室温下依次避光反应0.5 h、1.5 h、3.5 h、4.5 h、5.5 h、6.5 h、8.5 h、9.5 h、22.5 h后，取20 μL进入HPLC测定，结果显示，反应3.5 h后峰面积最大且基本趋于稳定，为保证反应完全，本试验选择5 h作为最佳反应时间。

2.3 线性关系、检出限及精密度

在最佳试验条件下，按照试验方法，测定甲醛浓度与2，4-二硝基苯腙色谱峰峰面积的关系曲线，结果如图1所示。

图1 甲醛质量浓度（μg/mL）与2，4-二硝基苯腙色谱峰峰面积的关系曲线Figure 1 The relationship curve of formaldehyde concentration（μg/mL）and the chromatographic peak area of 2，4-dinitrobenzene hydrazone

由图1可见，甲醛质量浓度在0～4.071 6 μg/mL范围内与色谱峰峰面积呈现良好的线性关系，其线性回归方程为A=714.36C+25.955，线性相关系数（R2）为1。此方法的检出限为0.005 μg/mL（S/N=3，n=6），相对标准偏差（RSD）为3.5%（n=6）。

2.4 涂料样品分析及加标回收

分别取3批水性涂料样品，搅拌均匀，每批样品平行做3份，按照上述试验方法进行试验，测得样品中游离甲醛浓度及相对标准偏差（RSD），见表1。

表1 水性涂料样品中的游离甲醛含量Table 1 Free formaldehyde contents in waterborne coatings

按照试验方法，使用空白涂料样品进行回收率测定，分别加入0.226 2 μg/mL、1.017 9 μg/mL、4.071 6 μg/mL的甲醛标准溶液，然后加入衍生试剂与缓冲盐溶液，待反应后进HPLC检测，回收率及相对标准偏差（RSD）见表2。由表2可见，该方法的加标回收率为95.0%～103.3%。