以对氨基苯酚盐酸盐为紫外吸收试剂的反相色谱-间接紫外检测法分析烷基磺酸盐

2019-06-20张小东

分析科学学报 2019年3期

郭苑，张小东，赵丹, 于泓*

(1.哈尔滨师范大学化学化工学院,黑龙江哈尔滨 150025；2.黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院,黑龙江齐齐哈尔 161006)

表面活性剂按极性基团的解离性质可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂[1]。目前应用比较多的表面活性剂主要有阴离子表面活性剂，约占总量的70%；非离子表面活性剂占总量的20%左右；其他约占10%。烷基磺酸盐作为一种重要的阴离子表面活性剂，其广泛应用于化学工业等领域[2 - 5]。但这类表面活性剂在水体中产生大量泡沫，因而影响水体与空气中的氧气交换。除此之外，其在环境中不能完全自然降解，从而使江河湖泊水的化学、生物自净能力下降，影响水质[3]。因此，发展分离分析烷基磺酸盐的方法十分必要。

气相色谱法[6]、分光光度法[7 - 9]、离子选择性电极法[10]和高效液相色谱法[11 - 16]是文献报道的分离检测烷基磺酸盐的主要分析方法。气相色谱法具有分离效率和灵敏度较高的优点，但长链烷基磺酸盐沸点高，用气相色谱分析时样品前处理繁琐且分析时间长；分光光度法设备操作简单、灵敏度较高，但因直链烷基磺酸盐无紫外吸收，需与其他物质结合后测定；离子选择性电极法分析速度快但误差较大。目前，高效液相色谱法中应用最广泛的是用紫外检测器的反相色谱法。反相色谱-间接紫外检测法具有较好的分离效率、选择性和灵敏度，操作简单，易于实现对无紫外吸收物质的分离检测，其不足是无法进行梯度洗脱。目前应用反相色谱-间接紫外检测烷基磺酸盐的文献报道很少[13]，且背景紫外吸收试剂选用对氨基苯酚盐酸盐，同时分离检测辛烷磺酸盐、癸烷磺酸盐和十二烷磺酸盐的研究未见报道。本文发展了无紫外吸收的烷基磺酸盐的反相色谱-间接紫外检测方法。采用反相C18色谱柱分离，以对氨基苯酚盐酸盐溶液-乙腈为流动相分离上述三种目标烷基磺酸盐。研究了影响烷基磺酸盐色谱保留行为的因素和规律，建立了一种简便、快速的烷基磺酸盐分析方法，将方法应用分离测定84-消毒液中三种目标烷基磺酸盐，获得满意结果。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

LC-20AT型高效液相色谱仪(日本，岛津公司)，配有SPD-20A紫外检测器、LC-20AT流动相输液泵、SIL-20A自动进样器、CTO-20A色谱柱柱温箱和Labsolutions工作站；Simplicity纯水系统(美国，Millipore公司)；0.22 μm过滤膜(上海市新亚净化器件厂)。

辛烷磺酸钠(C8H17SO3Na)、癸烷磺酸钠(C10H21SO3Na)、十二烷基磺酸钠(C12H25SO3Na)(分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)；对氨基苯酚盐酸盐、烟酰胺、邻苯二甲酸氢钾、5-磺基水杨酸(分析纯，北京百灵威科技有限公司)；甲醇、乙腈(色谱纯，天津市大茂化学试剂厂)。

1.2 标准溶液和流动相溶液的配制

标准储备溶液用超纯水(18.2 MΩ·cm)配制，3种烷基磺酸根离子质量浓度均为1.0 g/L，同时稀释至50.0 mg/L，经0.22 μm滤膜过滤后，备用。

流动相所用的紫外吸收试剂溶液用超纯水配制。用0.22 μm滤膜过滤实验中所用的对氨基苯酚盐酸盐溶液、超纯水和有机溶剂等。

1.3 色谱分析条件

采用Zorbax ODS反相C18色谱柱(250×4.6 mm，5 μm；美国Agilent公司)，以0.7 mmol/L对氨基苯酚盐酸盐溶液-乙腈(70∶30,V/V)为流动相，流速1.0 mL/min，色谱柱温度30 ℃，进样体积20 μL，紫外检测波长为210 nm。

2 结果与讨论

2.1 优化色谱条件

图1 用对氨基苯酚盐酸盐作背景紫外吸收试剂测定三种烷基磺酸盐的色谱图Fig.1 Chromatograms of three alkyl sulfonates obtained by using 4-amiophenol hydrochloride as background ultraviolet absorption reagentConditions:0.7 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-acetonitrile(70∶30,V/V);indirect ultraviolet detection,210 nm;flow rate,1.0 mL/min;column temperature,30 ℃.(a) dodecyl-1-sulfonate solution;(b) decane-1-sulfonate solution;(c) octane-1-sulfonate solution;(d) blank;(e) mixture of three alkyl sulfonates.Peaks:1.octane-1-sulfonate;2.decane-1-sulfonate;3.dodecyl-1-sulfonate.

2.1.1 背景紫外吸收试剂的选择实验用对氨基苯酚盐酸盐背景紫外吸收试剂和其它三种背景紫外吸收试剂(烟酰胺、5-磺基水杨酸和邻苯二甲酸氢钾)分离检测辛烷磺酸盐、癸烷磺酸盐和十二烷基磺酸盐三种烷基磺酸盐。结果表明，采用对氨基苯酚盐酸盐作背景紫外吸收试剂，能完全分离检测三种烷基磺酸盐(图1)，而用其他三种背景紫外吸收试剂均未能将三种烷基磺酸盐分离检测。因此，实验选用的紫外吸收试剂为对氨基苯酚盐酸盐。由图1亦可看出，三种目标烷基磺酸盐均显示正的色谱峰。这是因为当具有紫外吸收的对氨基苯酚盐酸盐做背景紫外吸收试剂时，对氨基苯酚阳离子与烷基磺酸根阴离子形成离子对，并在色谱柱上保留。随着离子对被洗脱到流动相中进入检测器，此时流动相中对氨基苯酚盐酸盐浓度增大，紫外吸收增强，高于背景吸收，导致形成正的色谱峰。谱图中出现倒峰的可能原因是，由于进样后流动相中的一部分对氨基苯酚阳离子与烷基磺酸根阴离子结合成离子对并保留在固定相，导致流动相中对氨基苯酚盐酸盐浓度减小，紫外吸收减弱，低于背景吸收，出现倒峰。

2.1.2 对氨基苯酚盐酸盐浓度对离子保留的影响对氨基苯酚盐酸盐浓度对分离测定三种目标烷基磺酸盐的影响如表1所示。由表1可见，随着对氨基苯酚盐酸盐浓度的增大，三种目标烷基磺酸盐保留时间均增长且检出限增加幅度较大。浓度为0.3、0.5 mmol/L时，因辛烷磺酸盐与癸烷磺酸盐的保留时间接近导致未能完全分离；而浓度为1.0 mmol/L时，三种目标烷基磺酸盐的检出限过高，不利于检测。综上所述，选定紫外吸收试剂的最佳浓度为0.7 mmol/L。

表1 对氨基苯酚盐酸盐浓度与烷基磺酸盐的保留时间和检出限之间的关系

2.1.3 检测波长的选择对氨基苯酚盐酸盐的最大吸收波长为240 nm，实验在流动相为0.7 mmol/L 对氨基苯酚盐酸盐溶液-乙腈(70∶30，V/V)的条件下，分别考察了200、210、220、240 nm波长下对测定的影响。发现分析物在波长210 nm处检出限较低，因此实验选择检测波长为210 nm。

2.1.4 有机溶剂对烷基磺酸盐保留的影响液相色谱中常用的流动相中的有机溶剂一般为甲醇、乙腈。分别试验了以0.7 mmol/L对氨基苯酚盐酸盐溶液-甲醇(70∶30，V/V)和0.7 mmol/L对氨基苯酚盐酸盐溶液-乙腈(70∶30，V/V)为流动相分离测定三种目标烷基磺酸盐，结果见图2。结果表明流动相中有机溶剂用乙腈分离的效果明显好于甲醇。因此选择乙腈为流动相的有机组分。考察不同乙腈浓度(体积分数分别为25%、30%、35%、40%)下，三种目标烷基磺酸盐分离测定的效果，见图3。随着流动相中乙腈浓度的增加，三种目标烷基磺酸盐的保留时间均有所缩短。当乙腈体积分数为25%时，仅有十二烷基磺酸盐有色谱峰；而乙腈体积分数为30%时，三种目标烷基磺酸盐均有色谱峰，且分离效果较好；当乙腈体积分数为35%时，三种目标烷基磺酸盐均有色谱峰，但辛烷磺酸盐与癸烷磺酸盐没有完全分离；当乙腈体积分数达到40%时，三种目标烷基磺酸盐的色谱峰出现重叠，无法分离。因此选择乙腈体积分数为30%。

图2 用含有乙腈(a)和甲醇(b)的流动相测得的色谱图Fig.2 Chromatograms obtained with mobile phases containing acetonitrile(a) and methanol(b)Mobile phase:(a) 0.7 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-acetonitrile(70∶30,V/V);(b) 0.7 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-methanol(70∶30,V/V).Other conditions are same as in Fig.1.

图3 用含有不同浓度乙腈的流动相测得的色谱图Fig.3 Chromatograms obtained with mobile phases containing acetonitrile with different contentsAcetonitrile content(V/V):(a) 25%;(b) 30%;(c) 35%;(d) 40%.Other conditions are same as in Fig.1.

2.1.5 流速的选择以0.7 mmol/L对氨基苯酚盐酸盐溶液-乙腈(70∶30，V/V)为流动相，考察流速为0.8、1.0、1.2 mL/min时三种目标烷基磺酸盐保留行为。色谱柱最大承受压力为20 MPa，当流动相流速为1.2 mL/min时，柱压将达到此压力，色谱柱容易受损。而当流速为1.0 mL/min时，柱压适当且分离效果较好。因此，确定1.0 mL/min为本实验选择的流速。

2.1.6 色谱柱温度的选择以0.7 mmol/L对氨基苯酚盐酸盐溶液-乙腈(70∶30,V/V)为流动相，流速为1.0 mL/min，考察色谱柱温度在20、25、30、35 ℃时，对分离效果的影响。结果表明，三种目标烷基磺酸盐的保留时间随温度的升高均有所缩短，但总体来说缩短不大，且温度在30 ℃时检出限最低。因此实验选取接近室温的30 ℃为适宜温度。

2.2 定量分析参数

本文选择的色谱条件见1.3部分。在此条件下，检测了三种分析物标样,得到相关数据。经过对实验数据的处理，建立本实验的线性回归方程(峰面积与不同烷基磺酸盐离子的质量浓度之间的线性关系)。以3倍信噪比(S/N=3)计算检出限。以50 mg/L辛烷磺酸盐、癸烷磺酸盐和十二烷基磺酸盐混合标准溶液平行测定6次，求得峰面积的相对标准偏差(RSD)。检出限、线性关系和重现性数据见表2。表2结果说明，方法的重现性、线性等均能满足定量分析要求。