高效液相色谱法测定苯胺类重氮盐含量

2021-09-10刘鸣莉

科技研究·理论版 2021年5期

刘鸣莉

摘要：本文研究了采用C18柱反相液相色谱法检测苯胺类重氮盐含量的方法。在pH8.0-8.5条件下，苯胺重氮盐与H酸溶液可形成结构稳定的紫红色偶氮化合物，并与其他组分在液相色谱上完全分离，苯胺重氮盐的最低检测限为1.0ug/L。本方法可快速准确的检测体系中苯胺类重氮盐的含量，适用于工业生产控制。

关键词：高效液相色谱法，苯胺类重氮盐，H酸

在染料工业中，偶氮染料的品种多达3000多种，芳香族伯胺类物质是生产偶氮染料的重要原料之一，通过重氮化反应生成相应的重氮盐，然后与相应的偶合剂进行偶合反应，最终得到各种偶氮染料。基于产品稳定性、安全性和成本考虑，需要对偶合反应终点进行质量控制，一般以重氮盐反应完全为终点。目前国内染料工业生产中，重氮盐偶合终点的检测多采用滤纸渗圈法进行定性测定，常用的是以观察H酸的碱溶液与反应液渗圈交界处是否显色来判断反应液中重氮盐是否存在。此方法显色灵敏，方便快捷，特别适合于生产过程的中间控制，但缺点是不能准确定量地测定重氮盐的残余量。

由于苯胺类物质毒性大，有明显的致癌作用，对环境及人体健康的影响极大，被优先列入我国十四类环境优先污染物黑名单[1]，在环境分析领域，其检测的原理主要是将苯胺类物质转化成相应的重氮盐，然后与各类偶合剂发生偶合反应，用分光光度法检测偶合组分的吸光[1][2]，从而求得苯胺类物质含量。对于重氮盐含量的检测方法，文献报道较少，原理是利用反应物中的重氮盐与显色剂发生化学反应，利用紫外分光光度法检测偶合物并进而监控重氮盐[3-4]。

本文利用H酸与苯胺类重氮盐进行偶合反应生成稳定偶氮化合物这一典型反应，通过测定偶合pH值、偶合时间和温度等条件，采用高效液相色谱法测定反应得到的偶氮化合物，排除了原料及助剂的颜色干扰，从而准确定量得测试了苯胺重氮盐的反应情况，为反应过程控制提供了便捷可行的方法。

1 实验部分

1.1仪器及试剂

P230-Ⅱ高效液相色谱仪（大连依利特仪器有限公司）

B220型分析天平（賽多利斯）

容量瓶 100mL 50mL

氨基磺酸溶液：25g/L。

亚硝酸钠溶液：50g/L。

碳酸钠溶液：100g/L。

H酸单钠盐的碱溶液：5g/L。

苯胺：分析纯（国药集团化学试剂有限公司）

盐酸：0.1mol/L。

甲醇：色谱纯（国药集团化学试剂有限公司）

乙腈：色谱纯（国药集团化学试剂有限公司）

四丁基氢氧化铵：分析纯（国药集团化学试剂有限公司）;

二次重蒸水。

1.2实验方法

1.2.1 标样准备

1.2.1.1苯胺重氮盐溶液配制

称取苯胺标准品0.0150g于100ml容量瓶中，加0.1mol/L的盐酸10ml，加水稀释至刻度。从中吸取5.0mL到50mL棕色容量瓶中，加入0.1mol/的盐酸6ml，加50g/L的亚硝酸钠溶液0.5ml，加入过程需注意保持溶液在0～5℃，保持10min，然后用0～5℃的去离子水稀释至刻度，保持在0～5℃冰水浴中待用。

1.2.1.2 标准曲线样品的配制

准备5只25mL容量瓶，分别依次加入2.0mL 100g/L碳酸钠溶液，1mL 25g/L氨基磺酸溶液，H酸钠盐碱溶液1.0ml，摇匀，分别加入制备的苯胺重氮盐溶液1.0mL，2.0mL，3.0mL，4.0mL，5.0mL，摇匀，然后稀释定容，于液相色谱上检测偶合物峰面积，绘制标准曲线。

1.2.2 样品准备

1.2.2..1 在预先准备好的100mL容量瓶中，分别加入2.0mL 100g/L碳酸钠溶液，1mL 25g/L氨基磺酸溶液，5mL 5g/L H酸单钠盐碱溶液，摇匀备用。

1.2.2.2往1.2.2.1的容量瓶中称入待测样品0.02～0.05g（精确至0.0001g），摇匀，然后用去离子水稀释至100mL定容。于液相色谱上检测偶合物峰面积，根据标准曲线计算苯胺重氮盐含量。

1.3 色谱条件

流动相：38%乙腈：62%四丁基氢氧化铵水溶液（500ml水中加入2ml四丁基氢氧化铵）;

检测波长：254nm;

流速：1.0mL/min;

色谱柱：ACE-C18，250mm*4.6;

柱温：25℃;

进样量：20uL。

2实验结果与讨论

2.1色谱条件的选择

2.1.1流动相

利用甲醇、水、乙腈、乙酸-乙酸铵水溶液等常用的液相色谱溶剂，按照不同的比例配制后进行色谱分离实验，结果表明H酸、偶合物不能很好的分离，有峰重叠或拖尾现象，因此这几种溶剂不适合偶合产物的的洗脱。考虑到H酸结构中含有磺酸基团，可以采用流动相中加入离子对试剂的方法来提高分离度。采用甲醇/四丁基氢氧化铵水溶液和乙腈/四丁基氢氧化铵水溶液的二元体系都可以进行将偶合物和H酸很好的分离，但甲醇体系的洗脱能力稍弱，各组分保留时间较长，不利于快速分析;调试不同比例的乙腈/四丁基氢氧化铵水溶液二元体系，结果表明乙腈-四丁基氢氧化铵溶液体积比在38：62时分离度最佳，偶合物能完全分离，有利于准确定量，见图1。

2.1.2检测波长

本实验待测组分偶合物呈紫红色，最大吸收波长585nm，在紫外254nm下也有吸收，此波长下大部分有机物都有吸收，因此选择254nm作为检测波长。

2.2样品制备

2.2.1偶合pH值的确定

偶合反应是亲电取代反应，偶氮基一般进攻氨基和羟基的邻位或对位。H酸的全称是1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸单钠盐，结构中既含有氨基，又含有羟基。在酸性介质中偶合时，偶氮基可以引入到氨基的邻位;在碱性介质中偶合时，偶氮基可以引入到羟基的邻位。本实验设计了pH3.0，pH6.0，pH7.0，pH8.0，pH9.0四个条件进行测试，结果如下：

从上述实验数据可知，酸性条件下偶合得到的偶合产物在此液相条件下分离度较差，不能准确定量;在pH7.0-8.0条件下偶合得到的偶合产物稳定性较好，尤其在pH8.0的条件下所得偶合产物的峰面积最大，并且也最稳定;pH9.0条件下偶合产物不稳定。因此选择pH8.0作为本实验的偶合条件。

2.2.2偶合温度的确定

在pH8.0的条件下，做偶合温度与偶合物稳定性的关系。按照1.2.2中样品的检测步骤，在不同的偶合温度下制备偶合组分，放置10min后检测其峰面积，结果如下：

从上述实验数据可知，0～5℃条件下偶合所得组分峰面积最大，随着偶合反应温度升高，10～25℃条件下偶合组分峰面积降低，30℃以上条件下偶合物峰面积更低，其主要原因是苯胺重氮盐在高温下会分解。苯胺为分子量较小的芳香伯胺，其重氮化较彻底，并且偶合反应速度快，但缺点是重氮盐的稳定性随温度变化较大，温度低重氮盐更稳定。所以本实验选用0～5℃的条件作为偶合反应的最佳温度。

2.2.3偶合时间的确定

按照1.2.2中样品的检测步骤制备好偶合组分后，分别放置0～240min，然后检测其峰面积，结果如下：

从数据可以看出，偶合时间0min时重氮盐没有完全被偶合，偶合时间过长偶合溶液不稳定，偶合时间在5～30min左右为偶合放置最佳时间。为了节省检测时间，优选的偶合时间为10min。

2.2 标准曲线的绘制

2.4 方法精密度和回收率实验

2.4.1 方法精密度实验

将同一样品按照1.2.2方法配制，平行配制6份供试样品，测定其含量，结果见表4。

2.4.2 回收率实验

在已知含量的重氮盐样品中，加入不同量的苯胺重氮盐标样，配制成一系列待测溶液，测定回收率，结果如表5所示。

由表4和表5的数据可知，该方法对苯胺重氮盐样品的检测平行性好，精密度较高，回收率98-104%，是一個快速准确的检测方法。

3 结论

在本方法条件下，苯胺重氮盐与H酸于pH8.0～8.5，温度0～5℃的条件定量偶合10min，所得偶合产物稳定，适合于液相色谱分析。该方法可用于生产过程或产品中残留重氮盐的准确分析。