高效液相色谱法测定生活用纸中甲醛、乙二醛、戊二醛的迁移量

2024-03-25顾钰华孙多志

分析仪器 2024年1期

肖湾顾钰华孙多志周呈

（上海市质量监督检验技术研究院，上海 201114）

醛类化合物是一类含有醛基 (-CHO) 的有机化合物,作为一类重要的化工原料，广泛应用于皮革、纺织、造纸等领域[1-3]，其中甲醛、乙二醛、戊二醛等醛类化合物均会对人体产生危害[4-6]。因此，国家纸制品标准GB/T 35613-2017《绿色产品评价—纸和纸制品》中规定生活用纸中甲醛含量须小于1.0mg/dm2，乙二醛含量须小于1.5mg/dm2[7]。2021年7月，欧洲化学品管理局（ECHA）将戊二醛列入第25批高度关注物质清单，以限制含有该类物质的物品投放市场[8]。戊二醛在造纸过程中可作为湿强剂使用[9]，故生活用纸中存在戊二醛的风险。

目前，检测甲醛、乙二醛、戊二醛的方法有分光光度法[10]、高效液相色谱法[11]、液相色谱-串联质谱法[12]等，其中分光光度法无法同时测定多种醛类物质，液相色谱-串联质谱法设备昂贵，高效液相色谱法具有操作简单，灵敏度高等优点，被广泛应用。生活用纸中甲醛、乙二醛、戊二醛含量检测的方法有GB/T 34448-2017《生活用纸及纸制品甲醛含量的测定》[13]、SN/T 4389-2015《生活用纸中乙二醛含量的测定分光光度法》[14]等、未有生活用纸中戊二醛含量的测定方法，也未有生活用纸中甲醛、乙二醛、戊二醛同时测定的方法。本实验以2，4-二硝基苯肼（2，4-DNPH）为衍生试剂，建立了一种高效液相色谱同时测定生活用纸中甲醛、乙二醛、戊二醛迁移量的方法，既可加强生活用纸的质量监管，又可为消费者使用到更加安全的生活用纸提供技术保障。

1 实验

1.1 仪器与试剂

Agilent 1260型高效液相色谱仪，安捷伦科技（中国）有限公司；SHA-C往复式水浴恒温振荡器，常州金南仪器制造有限公司；Millipore Milli-Q型超纯水系统，密理博（上海）贸易有限公司；2，4-二硝基苯肼，分析纯，国药集团有限公司;乙腈，色谱纯，国药集团有限公司；37%盐酸，分析纯，国药集团有限公司；甲醛，1000mg/L，生态环境部环境发展中心环境标准样品研究所；乙二醛，40.5%，阿尔塔科技有限公司（采用GB/T 4389-2015中方法进行标定[14]）；戊二醛，64.7%，曼哈格生物科技有限公司（采用QB/T 4200-2011中方法进行标定[15]）。

衍生化试剂：在100mL棕色容量中加入0.05g 2,4-二硝基苯肼，然后加入60mL乙腈溶解，最后加入0.5mL盐酸并使用乙腈定容至刻度，现配现用。

1.2 样品前处理

将生活用纸样品剪至5mm×5mm以下的碎片并混匀，准确称取2.5g（精确至0.001g）于250mL锥形瓶中，加入100mL水，于40℃水浴中振荡60min。

1.3 样品衍生化

准确移取1mL萃取液于棕色反应瓶中，分别加入5mL乙腈、1mL衍生化试剂（2，4-二硝基苯腙），混匀后于40℃水浴中保温60min，反应液过滤膜后上机测试。

1.4 仪器分析条件

色谱柱：Zorbax SB-C18，5μm，4.6mm×250mm；色谱柱温度：30℃；流动相：A为乙腈，B为水；检测波长：360nm；流速：0.8mL/min；进样量：10μL。等度洗脱：乙腈-水体系（体积比75:25）。

2 结果与讨论

2.1 检测波长的选择

采用二极管阵列检测器，在波长200～500nm范围内分别对25mg/L甲醛、乙二醛、戊二醛的衍生物进行扫描，所得光谱图见图1。甲醛衍生物在350nm附近有强吸收，乙二醛衍生物在440nm附近有强吸收，戊二醛衍生物在360nm附近有强吸收，为避免其他杂质的干扰与保证所有化合物均有较好检测灵敏度，选择检测波长为360nm。

图1 标液光谱图

2.2 流动相的选择

本实验选用ZORBAX SB-C18（250mm×4.6mm×5.0μm）色谱柱，分别考察了甲醇-水、乙腈-水两种流动及不同体积比的流动相对25mg/L甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物分离效果和响应值的影响。通过比较甲醇-水（体积比80:20）、乙腈-水（体积比80:20）两种流动相条件下3种衍生物的分离效果和峰面积发现，乙腈-水体系下的3种衍生物的色谱峰分离度与响应值均优于甲醇-水体系。通过改变流动相（乙腈-水）的体积比(70%、75%、80%、85%、90%)来比较3种衍生物的分离效果和峰形发现，乙腈-水体系（体积比75:25）条件下，3种物质的色谱峰形尖锐对称，分离效果较好，分析时间较短，其色谱图见图2。

图2 甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物的色谱图

2.3 衍生反应酸的选择

参考了甲醛、乙二醛、戊二醛衍生反应相关的文献[16，17]，选择盐酸、乙酸、磷酸、高氯酸为衍生反应的酸。在4个100mL棕色容量中各加入0.05g 2,4-二硝基苯肼，然后分别加入60mL乙腈溶解，最后分别加入0.5mL盐酸、乙酸、磷酸、高氯酸并使用乙腈定容至刻度。在其他条件相同的情况下，使用以上4种不同酸配制的衍生试剂进行试验。结果显示，在使用乙酸配制的衍生试剂时，只生成了甲醛的衍生物，使用其他酸配制衍生试剂时，3种衍生物均能出峰，但使用盐酸配制的衍生试剂时，甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物的色谱峰响应值最高，杂峰最少，因此选择盐酸配制衍生试剂。

2.4 衍生反应试剂的用量

在5个棕色反应瓶中各加入1mL 甲醛、乙二醛、戊二醛的混合标准溶液(均为25mg /L)、5mL乙腈，最后分别加入0.1mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL衍生试剂，混匀后在40℃水浴中保温60min。结果显示，衍生试剂加入量为0.1mL与0.5mL时,乙二醛同时生成单腙与二腙衍生物[18]，导致乙二醛二腙衍生物的响应值降低，其中0.5mL衍生试剂加入量所得色谱图见图3。当衍生试剂加入量为1.0mL、1.5mL、2.0mL时，3种衍生物色谱峰响应值无变化，乙二醛单腙衍生物色谱峰消失，因此选择衍生试剂加入量为1.0mL。

图3 0.5mL衍生试剂所得色谱图

2.5 衍生反应溶剂用量的选择

由于乙腈对2，4-二硝基苯肼溶解性较好，因此选择乙腈为衍生反应的溶剂。在5个棕色反应瓶中各加入1mL甲醛、乙二醛、戊二醛的混合标准溶液(均为25mg/L)，然后分别加入2mL、3mL、4mL、5mL、6mL乙腈，最后各加入1mL衍生试剂，混匀后在40℃水浴中保温60min，3种衍生物所得色谱峰面积变化见图4。结果显示，乙腈加入量对甲醛衍生物峰面积的影响不大，当乙腈用量为2mL时，反应溶液中出现橙黄色絮状物，同时乙二醛、戊二醛的衍生物色谱峰响应值极低，可能是衍生产物析出导致[19],当乙腈加入量为5mL时，甲醛、乙二醛、戊二醛的衍生物色谱峰峰面积趋于最大，为避免实验过程中有析出产物，选择乙腈体加入量为5mL。

图4 不同溶剂用量对色谱峰面积的影响

2.6 衍生反应时间的选择

在5个棕色反应瓶中各加入1mL甲醛、乙二醛、戊二醛的混合标准溶液(均为25mg/L)、5mL乙腈，最后分别加入1mL衍生试剂，混匀后在40℃水浴中保温10min、20min、30min、40min、60min，3种衍生物所得色谱峰面积变化见图5。结果显示，甲醛、戊二醛的衍生物色谱峰面积在30min时均达到最大值，乙二醛的衍生物色谱峰面积在50min时达到最大值，为保证所有衍生产物充分，选择反应时间为60min。同时对3种的衍生物的稳定性进行试验表明，在12h以内各物质色谱峰面积无变化，均保持稳定状态。

图5 不同时间对色谱峰面积的影响

2.7 线性和检出限

将甲醛、乙二醛、戊二醛标准溶液混合配制成5mg/L～25mg/L，然后按优化试验的条件进行试验测定。以质量浓度对应其色谱峰面积拟合曲线，取最低浓度的标准溶液平行测定10次，以3倍标准偏差为检出限，所得结果见表1。甲醛、乙二醛、戊二醛在线性范围内关系较好，相关系数均大于0.995，方法检出限分别为0.01135mg/dm2、0.02462mg/dm2、0.04841mg/dm2。

表1 线性回归方程、相关系数以及检出限

2.8 回收率和重复性

选取空白样品，分别进行了低（200mg·kg-1）、中（600mg·kg-1）、高（1000mg·kg-1）共3个浓度水平的回收率实验,重复6次实验,计算加标回收率和精密度,试验结果见表2。在添加浓度范围内,甲醛、乙二醛、戊二醛的平均回收率在90.6%～99.0%之间,相对标准偏差(RSD)为0.36%～2.88%,表明方法具有良好的回收率和精密度。