染料产品中24种偶氮染料组分的检测及优化研究

文/邓琪锦 农达鑫 陈秋葵 徐晓丽 冼浩昌 李应培 区丽华

偶氮染料因其色谱齐全、色光较好、牢度高而被广泛应用于纺织品染色[1]。但部分偶氮染料对人体具有很大的危害，经一系列反应后会产生致癌芳香胺，引起人体病变。因此，各国制定了相关标准来禁止该类偶氮染料的使用[2]。我国现行的标准GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》中明确规定了禁用24种芳香胺类偶氮染料[3]。

但同时国家强制标准GB 19601—2013《染料产品中23种有害芳香胺的限量及测定》仅涉及23种可分解芳香胺的GC-MS定性及内标法定量检测，未涉及HPLC-DAD定量检测方法。通常采用的GC-MS定量检测准确性受干扰的影响较大，预处理的操作复杂性增加了试验时间成本，内标物的价格昂贵增加了检测成本。此外，该标准的预处理方法对于水性溶液存在染料的溶解性差、萃取过程出现沉淀等现象，从而导致后续萃取效果较差，目标物的损失较大；再者，由于2,4-二氨基甲苯和2,4-二氨基苯甲醚的稳定性较差，若使用该处理方法所得到的两种物质的回收率较低。另外，国内外其他相关标准，如：国际标准ISO 14362-1:2017、国家推荐标准GB/T 17592—2011、行业标准SN/T 3786.1—2014均为纺织品中的偶氮染料检测，未涉及偶氮染料产品的检测。

本文利用配有二极管阵列的高效液相色谱仪对染料产品中的24种禁用偶氮染料进行定性和定量分析，通过一系列优化试验，探索出了最优缓冲盐萃取时间、萃取方式、连二亚硫酸钠用量、氢氧化钠用量以及色谱条件，为快速、准确检测24种禁用偶氮染料提供了有益参考，降低了部分芳香胺的漏检风险。

1 试验部分

1.1 试剂、仪器与材料

试剂：甲醇（色谱醇），磷酸氢二钾（色谱纯），正己烷（色谱纯），磷酸二氢钾（色谱纯），一水合柠檬酸（分析纯），连二亚硫酸钠（Na2S2O4>90%），叔丁基甲醚（分析纯），氢氧化钠（分析纯），硅藻土柱，24种偶氮混合标准溶液。

仪器：Thermo Trace1300 ISQ 7000型气相色谱质谱联用仪（美国，Thermo Fisher Scientific公司）；Agilent 1260型高效液相色谱仪，附有二极管阵列检测器（美国，Agilent公司）；ME204E型电子天平，精确至0.1mg；H2OMA-UV-T型超纯水机；AD-12型恒温水浴振荡机；超声波清洗机；QT-1型涡旋混合器；具塞玻璃反应器；S210-K型台式pH计。

试验样品：衣服染色剂（市售），工业染料（含联苯胺）。

1.2 试验方法

1.2.1 标准系列工作溶液的配制

分别移取16.5μL、33.5μL、100μL、200μL、334μL的24种偶氮混合标准溶液，用甲醇稀释定容至1mL，混匀，得到浓度分别为5μg/mL、10μg/mL、30μg/mL、60μg/mL、100μg/mL的标准系列工作溶液。

1.2.2 还原裂解

准确称取0.2g（精确至0.0001g）代表性试样至60mL具塞玻璃反应器中，向反应器中加入12.0mL已预热至70℃的0.06mol/L 柠檬酸盐缓冲液（取12.526g一水合柠檬酸和6.320g氢氧化钠溶于水中定容至1000mL，pH=6.0），盖紧塞子，涡旋混合使试样润湿，将反应器置于已恒温至70℃的水浴中超声（频率40kHz，功率200W）萃取10min，准确加入3.0mL的200mg/mL连二亚硫酸钠水溶液，摇匀，在恒温70℃的条件下反应30min后，取出反应器置于冰水浴中，使其2min内冷却至室温。

1.2.3 萃取分离

在反应液中加入20%氢氧化钠水溶液0.2mL，摇匀，将反应液全部转移至硅藻土柱中，使其充分吸附15min，分别用20mL叔丁基甲醚两次洗涤反应器，并将洗涤液全部转移至硅藻土净化柱中，然后再加入40mL叔丁基甲醚到净化柱中，收集洗脱液到100mL圆底烧瓶中。将洗脱液置于真空旋转蒸发仪中（50±2）℃水浴浓缩至约1mL，残留的叔丁基甲醚用缓慢的氮气流吹干。加入1.0mL甲醇到圆底烧瓶中，快速振荡使残渣充分溶解，最后利用0.45μm PTFE微孔滤膜对溶液进行过滤，取滤液做分析测定。

1.2.4 HPLC-DAD的分析条件

色谱柱：Kromasil C18(5μm，250mm×4.6mm)；进样量：2μL；流速：0.8mL/min～1.2mL/min；柱温：30℃；检测波长：240nm、280nm、305nm；流动相A：25mmoL/L磷酸二氢钾+25mmoL/L磷酸氢二钾；流动相B：100%甲醇；洗脱程序见表1。

表1 洗脱程序

2 结果与讨论

2.1 萃取条件的优化

2.1.1 缓冲盐萃取时间、萃取方式的选择

平行称取10份0.2g的染料样品，将称取的样品平均分为A、B两组，每组先加入10μg 24种偶氮混合标准物质，还原裂解后，将A组反应器分别置于恒温至70℃的水浴中反应，将B组反应器置于恒温至70℃的水浴超声中反应，后续处理步骤按1.2.2、1.2.3进行，经HPLC-DAD定量检测，结果如图1与图2所示。

图1 萃取时间对禁用偶氮组分萃取效率的影响（70℃水浴静置萃取）

图2 萃取时间对禁用偶氮组分萃取效率的影响（70℃水浴超声萃取）

整体来说，在相同时长下水浴超声的萃取效率均高于水浴静置；当超声萃取时间为10min时，其萃取效率达90%，之后无显著增长，故选择在超声频率40kHz、功率200W的条件下萃取10min。

2.1.2 萃取溶剂的选择

分别研究了叔丁基甲醚、乙醚对还原裂解后的溶液使用硅藻土液液萃取，之后按本方法进行处理，滤液进HPLC-DAD检测。如图3所示，测得偶氮总体结果经叔丁基甲醚表现优于乙醚，且叔丁基甲醚相对乙醚对环境更友好，故选择叔丁基甲醚为有机萃取剂。

图3 萃取溶剂对禁用偶氮组分萃取效率的影响

2.2 200 mg/mL连二亚硫酸钠水溶液加入量的选择

平行称取6份0.2g的染料样品，按1.2.2、1.2.3步骤进行预处理，其中加入200 mg/mL连二亚硫酸钠溶液的体积依次为1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL，经过HPLC-DAD检测滤液。如图4所示，发现偶氮总体结果随连二亚硫酸钠溶液用量的增大而增大，当加入量为3mL时达到峰值，之后略有下降，故选择连二亚硫酸钠溶液加入量为3.0mL。

图4 200mg/mL连二亚硫酸钠水溶液加入量对禁用偶氮组分萃取效率的影响

2.3 20%氢氧化钠水溶液加入量的选择

平行称取6份0.2g的染料样品，按1.2.2、1.2.3步骤处理，其中加入20%氢氧化钠水溶液的体积依次为0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1mL，经过HPLC-DAD检测滤液。如图5所示，测得偶氮总体结果在加入0.2mL、20%氢氧化钠水溶液时达到峰值，之后略有下降，故选择20%氢氧化钠水钠溶液加入量0.2mL。

图5 20%氢氧化钠水溶液加入量对禁用偶氮组分萃取效率的影响

2.4 方法性能

2.4.1 方法线性范围与检出限

采用HPLC-DAD对24种偶氮混合标准储备溶液进样分析，考察各组分的线性（见表2）。从表2可知，24种组分在5μg/mL～100μg/mL浓度范围内线性关系良好，线性相关系数均大于0.995。于阴性样品中加入20μL 24种偶氮混合标准中间溶液（250μg/mL），按本试验方法进行检测，以3倍信噪比（S/N=3）与10倍信噪比（S/N=10）得出各化合物的检出限MDL与定量限LOQ。

表2 禁用偶氮组分的相关系数、检出限及定量限

2.4.2 回收率与精密度

以本方法确认过的阴性染料样品为基质，分别添加低、中、高三水平的偶氮混合标准物质，按本方法进行测试，每个水平平行测定6次，回收率为80.0%～109.1%，见表3。

表3 阴性染料产品中偶氮组分的加标回收和RSD（n=6）

注：经本方法检测，邻氨基偶氮甲苯（No.26）分解为邻甲苯胺，5-硝基-邻甲苯胺分解为2,4-二氨基甲苯（No.3）；4-氨基偶氮苯（No.24）会裂解为苯胺（No.4）或1,4-苯二胺（No.1）。

4 结论

本文研究建立了一种能检测染料产品中禁用偶氮染料含量的分析技术，利用禁用偶氮染料的特性，通过液液萃取、硅藻土净化柱净化的方式，使目标物分离效果好，富集倍数优，实现了单一萃取方法无法达到的富集倍数。结合了HPLC-DAD对染料产品进行分析，通过对萃取条件、色谱条件等的优化，根据保留时间定性，外标峰面积法定量，提高了测定结果的准确度。该方法具有灵敏度高、线性好、重复性好等特点，能够满足企业对产品的质量控制要求，满足消费品的质量安全监督管理要求。