柱前衍生超高效液相色谱法测定己二胺生产废水中有机胺

李兰婷，彭振磊，张育红，王 川

（中国石化 上海石油化工研究院，上海 201208）

1，6-己二胺（以下简称己二胺）为尼龙66盐的主要原料，但它的生产废水常含己二胺、顺式1，2-环己二胺、反式1，2-环己二胺、氢氧化钠等。其中，胺类物质含量（w）可高达10%～15%[1］，为促进有机胺的综合利用[2-5］，亟需建立己二胺生产废水中主要有机胺含量的分析方法。

己二胺的分析方法主要有：1）酸碱滴定法[6］，该方法仅适用于碱性物质总量的分析；2）直接气相色谱法[7］，该方法因胺类峰形易拖尾，影响分离，且顺、反式1，2-环己二胺的沸点相近，分离难度大；3）柱前衍生-气相色谱法[8-9］，该法将己二胺等衍生为酯，再经气相色谱分离检测，但大量盐易污染进样口；4）柱前衍生液相色谱法[10-12］，此方法将己二胺衍与含紫外吸收官能团的衍生试剂反应，以便检测紫外信号用于定量。针对反式1，2-环己二胺的分析方法主要是分光光度法[13-14］，该方法试剂消耗大，操作繁杂。使用手性液相色谱柱[15-16］或手性拆分[17］可分离分析反式1，2-环己二胺中对映异构体。目前，针对己二胺和顺反1，2-环己二胺同时分离分析的方法还未见报道。

本工作将新型衍生试剂N-（苄氧羰基氧基）琥珀酰亚胺（CBz-OSu）应用于己二胺生产废水分析，建立了主要胺类含量的超高效液相色谱分析方法。该方法准确、快速，适用于己二胺废水中主要胺类的同时测定，并在二胺类顺反异构体的分离分析上有较大的应用前景。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

UPLC ACQUITY I Class型超高效液相色谱仪：沃特世科技有限公司，色谱柱为Waters BEH C18（2.1 mm×100 mm×1.7 μm）；亲水针筒式过滤器：上海安谱实验科技股份有限公司。

CBz-OSu：98%（w），美国Sigma-Aldrich公司；乙腈（HPLC级）、甲醇（HPLC级）：美国赛默飞世尔科技有限公司；反式1，2-环己二胺（98%（w））、顺式1，2-环己二胺（97%（w））：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1，6-己二胺（99%（w））、浓盐酸（分析纯）：上海国药试剂有限公司。实验用水为超纯水。

1.2 试样的制备

1.2.1 衍生试剂的配制

称取2.492 2 g CBz-OSu溶于0.250 L乙腈中，配制40 mmol/L衍生储备液，并用乙腈按体积稀释至5，10，15，20 mmol/L，储备待用。

1.2.2 混合标准溶液的配制

分别称取适量己二胺、顺式和反式1，2-环己二胺标准试样溶于500 mL 50%（w）乙腈水溶液中，配制混合标样储备液。用水逐级稀释配制系列标准溶液，己二胺的质量浓度分别为1.14，2.28，11.42，22.84，114.20，228.40 mg/L、顺式1，2-己二胺的质量浓度分别为2.02，4.03，10.07，20.15，100.77，201.54 mg/L、反式1，2-己二胺的质量浓度分别为1.94，3.88，9.68，19.36，96.82，193.64 mg/L。分别配制220.10，211.40，200.20 mg/L上述标准试样溶液，经单独衍生后按峰面积归一化法计算实际纯度和主要杂质含量。其中，己二胺中未发现明显杂质信号，顺式1，2-环己二胺计算纯度为98.4%（w），含1.6%（w）反式1，2-环己二胺；反式1，2-环己二胺计算纯度为98.6%（w），含1.4%（w）顺式1，2-环己二胺。上述标样储备液中各物质实际浓度已按照计算纯度校正。

1.2.3 己二胺生产废水的预处理

废水用亲水针筒式过滤器过滤后，用盐酸调节pH至8～11，各取0.5 mL和2.5 mL试样（或其他合适体积）分别溶于250 mL水中，用于己二胺和顺/反1，2-环己二胺含量的分析。

1.3 衍生反应

取0.500 mL试样和等体积一定浓度的衍生储备液混匀，在80 ℃水浴中反应20 min后注入液相色谱进行分析。

1.4 色谱条件

改变流动相中甲醇和水的比例，进行等度洗脱，流速为0.4 mL/min，分析时间8 min，色谱柱温40 ℃，进样量为1 μL，紫外检测波长为190～400 nm。

2 结果与讨论

衍生试剂CBz-OSu与胺基（R-NH2）发生化学反应（图1），生成有机胺的衍生物具有紫外吸收的官能团，可以实现紫外信号的检测和定量分析。

图1 反应原理Fig.1 Reaction principle.

2.1 衍生反应时间的优化

将质量浓度为10 mg/L左右有机胺的混合液与等体积衍生储备液混合，在80 ℃下分别反应5，10，15，20，25 min，考察衍生产物峰面积变化，结果见图2。由图2可看出，反应15 min后各化合物衍生产物峰面积达到最大。为保证反应充分进行，衍生反应时间选取20 min。

图2 各化合物衍生物峰面积随时间变化曲线Fig.2 Change of peak area of the chemical derivatives over time.

2.2 衍生试剂浓度的优化

为保证衍生反应完全，分别取220.10 mg/L己二胺、211.40 mg/L顺式1，2-环己二胺和200.20 mg/L反式1，2-环己二胺溶液，与不同浓度衍生储备液混合，在80 ℃下反应20 min，考察衍生产物峰面积变化，结果见图3。从图3可看出，当衍生试剂浓度达15 mmol/L时，各衍生物峰面积达最大。为确保反应完全，选择衍生试剂浓度为20 mmol/L。

图3 各化合物衍生物峰面积随衍生试剂浓度变化曲线Fig.3 Change of peak area of the chemical derivatives over concentration of derivative reagent.

2.3 色谱分离条件的优化

为优化色谱分离条件，选用不同比例甲醇水溶液进行等度洗脱，实验发现使用70%（w）和80%（w）甲醇水溶液等高比例有机相为流动相进行洗脱时，各组分保留时间短，分离度差；使用40%（w）和50%（w）甲醇水溶液等低比例有机相为流动相进行洗脱时，各组分保留时间较长，分析效率低，且容易引起峰展宽，降低分离度。因此，选用60%（w）甲醇水溶液为流动相，等度分离条件下，8 min内可完成所有化合物的分离，分离效果良好（图4）。

2.4 检测波长的选择

各化合物衍生产物紫外吸收谱图重叠显示见图5。由图5可见，各衍生物紫外吸收谱图重合，在206 nm和252 nm处有最大吸收峰，为提高方法灵敏度，选择206 nm为检测波长。

图5 各化合物衍生产物紫外吸收谱图Fig.5 UV adsorption spectra of the chemical derivatives.

2.5 方法学考察

2.5.1 标准曲线、线性范围、R2、定量限和检出限将标样配成系列混合标准溶液，经衍生反应后，在上述最佳实验条件下，以质量浓度为横坐标，响应峰面积为纵坐标，绘制工作曲线，结果见表1。

表1 各化合物线性回归方程、线性范围、R2、定量限和检出限Table 1 The linear regression equations，linear ranges，R2，limit of quantification(LOQ) and limits of detection(LOD) of the chemicals

从表1可知，各化合物在考察范围内呈良好的线性相关，R2在0.998 9～0.999 5，方法的检出限在0.330～0.610 mg/L范围内，定量限在1.10～2.03 mg/L范围内，灵敏度较高。

2.5.2 精密度和加标回收率

取实际试样衍生液进行色谱分析，平行测定6次，计算方法精密度，再以该试样为本底，进行加标回收率实验，计算方法的回收率，结果见表2。

表2 方法回收率Table 2 Tests of method recoveries

从表2可看出，各化合物测量相对标准偏差均小于2.1%（n=6），回收率在95.1%～105.6%之间，说明该方法的精密度良好，准确可靠。

2.6 实际试样的分析

取实际己二胺生产废水试样，按上述实验步骤及优化条件进行分析，并重复测定三次，实际试样的测定结果见表3。

从表3可看出，试样中不同组分的测试结果相近，且各组分浓度的相对标准偏差低于2%，说明了该方法重复性良好，适用于己二胺生产废水中己二胺、1，2-环己二胺顺反异构体的同时分离分析。

表3 实际试样测定结果Table 3 Test results of actual sample

3 结论

1）建立了己二胺生产废水中主要有机胺同时分离分析的超高效液相色谱分析方法，选用60%（w）甲醇水溶液为流动相，等度分离条件下，8 min内可完成所有化合物的分离，分离效果良好。

2）1，6-己二胺、顺式1，2-环己二胺和反式1，2-环己二胺含量分别在1.14～228.40，2.02～201.5，2.13～193.64 mg/L范围内与对应的峰面积呈良好的线性相关，R2分别为0.998 9，0.999 1，0.999 5，方法的检测限在0.33～0.61 mg/L，实际试样的加标回收率为95.1%～105.6%，相对标准偏差不超过2.1%（n=6）。

3）对实际试样进行检测，各组分浓度的相对标准偏差低于2%，表明所建立的方法重复性良好，适用于己二胺生产废水中己二胺、1，2-环己二胺顺反异构体的同时分离分析，并在其他有机伯胺或伯胺顺反异构体的分离分析上有较大的应用前景。