超声萃取-高效液相色谱法同时测定纺织固体废物中17种含氯苯酚化合物

2022-04-13孙慧芹李永丽龙志新贾丽霞范伟功刘秀玲

分析科学学报 2022年1期

孙慧芹，李永丽，龙志新，刘俊*，贾丽霞，范伟功，刘秀玲

(1.新疆大学纺织与服装学院，新疆乌鲁木齐 830046；2.成都海关技术中心，四川成都 610041;3.乌鲁木齐海关，新疆乌鲁木齐 830011)

含氯苯酚化合物因其有良好的杀菌和防腐性能，已被广泛应用于皮革、木材及纺织品行业中，还通常被用于棉花和羊毛等天然纤维的储存、运输，也可作为印花浆料防腐防霉的稳定剂[1 - 3]。但含氯苯酚化合物也是一种强毒性物质[4,5]，该类物质难以降解且能在生物体内富集，可对环境和人体健康产生影响[6 - 8]。纺织原料类固体废物的来源广泛、基体复杂，目前国内外对纺织原料类固体废弃物中含氯苯酚化合物快速筛查技术方面尚没有相关文献报道。因此，建立纺织原料固体废物中含氯苯酚类毒性物质检测技术具有重要意义。

目前，纺织品中含氯苯酚化合物的检测方法有气相色谱法[9 - 11]、气相色谱-质谱法[12,13]、液相色谱法[14 - 17]、液相色谱-质谱法[18]等。我国国家标准(GB/T 18414)采用K2CO3溶液提取，乙酸酐衍生化后气相色谱-质谱法测定；陈建华等研究了固相萃取-超高效液相色谱法检测地表水中7种氯酚类化合物；李林等研究了加速溶剂萃取-高效液相色谱法测定皮革和纺织品中含氯苯酚的含量。但以上方法的提取检测过程相对繁琐，且仅针对其中的2～10种含氯苯酚进行测定，不利于快速检测。本研究中采用超声萃取-高效液相色谱法测定纺织固体废物中17种含氯苯酚化合物残留量，避免了繁琐的衍生化过程，以期为纺织固体废物中含氯苯酚的分析检测提供技术支持。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent2998A高效液相色谱仪(美国，Agilent公司)，包括四元泵、PDA检测器；AL204-IC电子分析天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)；涡旋混匀器(德国，IKA公司)；旋转蒸发仪(德国，凯恩孚RC900)；超声波发生器(昆山市超声仪器有限公司);0.22 μm针式滤膜过滤头(津腾实验设备有限公司)。

标准品：苯酚(Phenol)、3-氯苯酚(3-MCP)、4-氯苯酚(4-MCP)、叔戊基苯酚(p-tert-Amylphenol)、2，3-二氯苯酚(2，3-DCP)、2，4-二氯苯酚(2，4-DCP)、2，5-二氯苯酚(2，5-DCP)、2，6-二氯苯酚(2，6-DCP)、3，4-二氯苯酚(3，4-DCP)、3，5-二氯苯酚(3，5-DCP)，2，3，4-三氯苯酚(2，3，4-TrCP)、2，3，5-三氯苯酚(2，3，5-TrCP)、2，3，6-三氯苯酚(2，3，6-TrCP)，2，4，5-三氯苯酚(2，4，5-TrCP)、2，4，6-三氯苯酚(2，4，6-TrCP)、2，3，4，6-四氯苯酚(2，3，4，6-TeCP)、2，3，5，6-四氯苯酚(2，3，5，6-TeCP)的纯度均大于98%，由Dr Ehrenstorfer公司提供；丙酮、乙腈、甲醇、正己烷、乙酸乙酯为色谱纯，购于德国Merck公司。

1.2 标准溶液配制

用色谱纯甲醇将17种含氯苯酚标准物质分别配制成500 mg/L的标准储备溶液，并根据需要配制成合适质量浓度的混合标准溶液。置于棕色瓶中4 ℃下保存，有效期为3个月。

1.3 阳性样品制备

将机织物样品剪成质量约为1.00 g的小片后，放入甲醇中超声清洗2次，每次15 min。待样品晾干后，准确移取混合标准工作溶液1 mL，均匀地滴加到样品表现，悬挂隔夜，晾干后，备用。

1.4 样品前处理

准确称取1.00 g阳性纺织品样品于具塞锥形瓶中，向样品中加入30 mL不同溶剂，分别考察不同提取溶剂、提取温度、提取时间对提取率的影响。提取结束后，移出提取液至鸡心瓶中，再用20 mL提取液充分清洗锥形瓶和纺织品残渣，将两次提取液合并，40 ℃旋转蒸发至近干，1 mL甲醇定容，过0.2 μm滤膜，装入进样瓶。应用实验确定的高效液相色谱条件检测，重复实验3次，计算平均值。

1.5 色谱条件

ZORBAX Extend-C18色谱柱(250 mm×4.6 mm×5 μm)；流动相为甲醇-0.01 mol/L NH4Ac溶液(70∶30，V/V)，等度洗脱。流速：0.7 mL/min；柱温：35 ℃；紫外检测波长：275 nm；进样量：10 μL。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

2.1.1 色谱柱的选择分别考察了ZORBAX Eclipse plus C18柱(250 mm×4.6 mm×5 μm)、Spursil C18柱(250 mm×4.6 mm×5 μm)、ZORBAX Extend-C18柱(250 mm×4.6 mm×5 μm) 3种色谱柱对17种含氯苯酚的分离效果。结果表明，ZORBAX Eclipse plus C18柱分离效果较差，峰形拖尾，Spursil C18柱分离效果较好，但分离时间相对较长，而ZORBAX Extend-C18柱对17种含氯苯酚分离效果最好，响应值较高且具有较好的分离度。单氯酚和多氯酚有很多互为同分异构体，保留时间之间相差很小，很难完全进行分离，国际生态纺织品标签Oeko-Tex 100中对于单氯酚和每一类多氯酚总量进行限量，因此对于同一类的不能完全分离的含氯酚化合物，可对其总量进行定量，因此实验分两组进行。17种含氯苯酚化合物的保留时间和吸收波长列于表1。典型色谱图见图1。

表1 17种含氯苯酚的保留时间和吸收波长

(续表1)

图1 17种标准含氯苯酚化合物的色谱图

2.1.2 流动相的选择实验分别以甲醇-水、乙腈-水、乙腈-NH4Ac溶液(10 mol/L)、乙腈-甲酸(0.5%，pH=4)、甲醇-乙酸(10%)、甲醇-NH4Ac溶液(10 mol/L)为流动相，比较含氯苯酚的出峰情况。结果表明，在甲醇-NH4Ac溶液 (10 mol/L)=70∶30条件下，17种含氯苯酚的出峰情况较好；甲醇-乙酸(10%)条件下，出峰时间偏晚，在其它几种流动相条件下，目标物无法分离。实验最终选择以甲醇-NH4Ac溶液 (10 mol/L)为流动相。

2.1.3 流速与柱温实验进一步研究了流速与柱温对色谱分离效果的影响。结果发现，在不改变其它色谱条件的前提下，随着流动相流速的增加，整体保留时间缩短，可有效提高分离效率，流速在0.7 mL/min时，分离效果较好。继续增大流速，又会使色谱峰叠加在一起，分离效果不明显。因此，实验最终选择流动相流速为0.7 mL/min。

确定流速为0.7 mL/min之后，进一步研究柱温对色谱分离的影响，发现随着柱温的升高，分离度也随之提高，保留时间也随之减小，峰形更加尖锐，当柱温提高到35 ℃时，整体分离效果较好。考虑到继续升高柱温可能会损伤色谱柱，因此实验最终选择柱温为35 ℃。

2.2 样品前处理条件的优化

2.2.1 提取溶剂的选择本实验应用“1.3”所制作的阳性样品进行提取，比较了5种常用溶剂的提取效果，实验按“1.5”方法进行操作，结果如图2所示。甲醇作为提取溶剂时17种含氯苯酚的提取率为91%～106%，高于其它4种溶剂，且提取液所含杂质少。乙腈的萃取液成浑浊状，可能是将样品中的杂质也一同萃取出来。乙酸乙酯和正己烷的提取率较低，可能是因为溶剂极性较弱，而含氯苯酚化合物属于强极性物质，无法将样品中的极性化合物完全萃取出来。因此实验最终选择以甲醇作为提取溶剂。

图2 不同溶剂的提取效率(温度：40 ℃，静态萃取时间：30 min)

2.2.2 提取温度的选择考察了不同萃取温度的提取效率，相同条件下净化并分析，结果如图3所示。当温度从20 ℃升至40 ℃时，目标化合物的提取效率随之提高，17种含氯苯酚的回收率在90%～105%之间。温度的升高有利于提取的进行，当温度升至50 ℃时，部分化合物的提取效率开始降低，当温度升至60 ℃时，所有化合物的提取效率持续降低，说明进一步提高温度对回收率帮助不大。因此，本实验选择40 ℃作为萃取温度。

图3 不同提取温度的提取效率(溶剂：甲醇，萃取时间：30 min)

2.2.3 提取时间的选择考察了不同超声提取时间下的回收率，结果如图4所示。结果表明，超声时间为10 min～30 min提取率随超声时间的增加而不断增加，超声30 min时提取率为87%～102%，30 min后提取率达到平台期，继续增加提取时间，萃取效率下降。分析原因，可能是提取时间过长，将样品中其它杂质带入到溶剂中。故超声提取时间选择30 min。

图4 不同提取时间的提取效率(萃取溶剂：甲醇，萃取温度：40 ℃)

3 分析方法评价

3.1 线性方程、相关系数、检出限和定量限

配制1、2、5、10、20 mg/L系列质量浓度的含氯苯酚化合物的混合标准溶液，在“1.5”的条件下进行测定，以浓度(x)为横坐标和峰面积(y)为纵坐标做标准曲线。得到的线性方程及相关系数见表2。由表可知，17种含氯苯酚在1～20 mg/L线性范围内相关系数r均大于0.9990，检出限(S/N=3)为0.002～0.250 mg/kg。定量限(S/N=10)为0.007～0.830 mg/kg。

3.2 方法的回收率和精密度

在加标为2、5、10 mg/L 3个水平对目标物进行回收实验，每个加标水平重复实验6次。外标法进行定量。结果见表2，在加标范围内17种含氯苯酚回收率在91.7%～104.3%之间，相对标准偏差(RSD)为0.29%～3.50%,能满足纺织原料类固体废弃物中含氯苯酚的检测需求。

表2 17种含氯苯酚的线性方程、相关系数、检出限、定量限、回收率与相对标准偏差(n=6)

3.3 实际样品的测定

采用本文建立的方法对进口抽查和市场委托的200批样品进行了检测。70%以上样品中均检测出3～6种目标物，其中检测出纺织品限量物质：2.6-DCP、2.3-DCP、3，5-DCP等二氯苯酚，含量约为0.03～0.47 mg/kg；2，3，6-TrCP，2，3，5-TrCP等二氯苯酚的含量约为0.03～0.07 mg/kg；苯酚含量约为0.09～0.23 mg/kg，四氯苯酚含量较少。