由于APEO沸点高、难挥发,因此,现有的关于纺织品及皮革中APEO的检测方法通常是以液相色谱分离为基础的直接进样分析法。另外,由于APEO良好的表面活性,萃取后的样液难以进行有效的净化处理,因此样品的前处理过程也仅包含溶剂(甲醇)萃取。下面先以标准SN/T 1850.1-2006、GB/T 23322-2009和ISO18254-1-2016的内容为基础,对纺织品中APEO的LC-MS的检测过程进行说明。
(一)纺织品中APEO含量的检测
1. 样品萃取及样液的浓缩
(1)索氏抽提法萃取
取代表性试样,剪碎成约5mm×5mm,混匀。从混合样品中称取1g(精确至0.01g),置于索氏抽提器中,加入约150mL甲醇到接收瓶中,进行加热回流,控制流速1~2滴/s,共抽提3h。收集抽提液,旋转蒸发浓缩至干,再准确加入2mL的甲醇溶解残留物,用0.45μm聚酰胺滤膜过滤后,进行仪器分析。
(2)超声波辅助甲醇萃取
取代表性试样,剪碎成约5mm×5mm,混匀。从混合样品中称取1g(精确至0.01g),置于具塞锥形瓶中,加入20mL甲醇,将锥形瓶加塞后置于70℃的超声波水浴中,超声萃取60min,取出锥形瓶,冷却至室温,用聚酰胺滤膜过滤出1mL样液,进行仪器分析。
2. 仪器分析
(1)基于HPLC-FLD的检测
由于APEO分子中含有苯氧基单元,故可采用灵敏度较高的荧光检测器(FLD)进行。采用反相液相色谱对样液中APEO(NPEO和OPEO)含量进行分析时,所得到的色谱图中,NPEO和OPEO的色谱图为各自同系物的“共流出”峰的集合,如图6-2所示。基于相同色谱条件下NPEO/OPEO的标准工作曲线,对样液中NPEO/OPEO的含量进行计算。
图6-2 NPEO/OPEO标准品的反相HPLC-FLD色谱图
NPEO/OPEO的HPLC分析条件如下:
• 色谱柱:XDB C18(5μm),250mm×4.6mm;
• 柱温:35℃;
• 流速:恒流,1.0 mL/min;
• 流动相:甲醇/乙腈/水=81/6/13;
• 荧光检测器:激发波长230nm,发射波长296nm;
• 进样体积:10μL。
(2)基于LC-MS的检测
由于质谱定性的可靠性远高于荧光检测器,因此LC-MS被认为是分析APEO的最有力工具。可用于分析NPEO/OPEO的LC-MS色谱条件和质谱条件如下。
色谱条件:
• 色谱柱:ODS C18(3.5μm),150mm×2.1 mm;
• 柱温:40℃;
• 流速:恒流,0.3 mL/min;
• 进样体积:2μL;
• 流动相:A为甲醇,B为乙酸铵溶液(5mmol/L);
• 流动相梯度:见表6-4。
表6-4 LC-MS分析APEO的HPLC流动相梯度
质谱条件:
• 离子源:电喷雾离子源(ESI);
• 扫描方式:正离子模式;
• 干燥气流速:8 L/min;
• 干燥器温度:325℃;
• 质量扫描范围:100~1200(质荷比);
• 检测模式:一级SIM或EIC,NPEO/OPEO的选择监测离子见表6-5。
表6-5 NPEO/OPEO的选择监测离子(www.xing528.com)
该LC-MS条件下,所得到的NPEO/OPEO的LC-MS色谱图及质谱图如图6-3所示。
图6-3 NPEO/OPEO标准品的LC-MS色谱图和质谱图
(a)色谱图(b)质谱图
(二)皮革中APEO含量的检测
目前皮革中APEO含量的检测方法分为基于液相色谱分离的直接进样检测法(ISO 18218-1-2015)和基于化学裂解处理的间接检测法(ISO 18218-2-2015)。实际应用表明,一般情况下,两种方法的检测结果基本一致。但两种方法的操作过程有较大的差异,内容概括如下。
1. 基于液相色谱分离的直接进样检测法
该方法采用超声波辅助甲醇对剪碎后的样品进行萃取,分离出萃取液后,采用LC-MS对样液进行测试,技术内容与上述的超声波萃取几乎完全相同。具体如下:取代表性试样,剪碎成约4mm×4mm,混匀,从混合样品中称取1g(精确至1mg),置于具塞锥形瓶中,加入10mL甲醇,在70℃条件下超声萃取60min,用0.22μm聚酰胺滤膜过滤后,进行LC-MS分析,LC-MS条件同上所述。
2. 基于化学裂解处理的间接检测法
该方法采用超声波辅助乙腈萃取法对样品中的目标物进行萃取,萃取液中的APEO先经过碘化铝化学裂解转化为AP,然后通过液液萃取将AP分离出,通过GC-MS对分离出的AP进行检测。由于该方法未直接对APEO进行检测,而是对APEO分子中的特征单元AP进行检测,所以称为间接检测法。具体操作如下:
① 样品萃取:准确称取2.5g剪碎后的试样(精确至0.1mg),与5g无水硫酸钠混合后,装入150 mL锥形瓶中,然后准确加入50 mL乙腈,加塞后置于超声波发生器中,连续处理60min;取出锥形瓶,冷却至室温;萃取液通过玻璃纤维过滤器过滤后,收集滤液。
② 化学裂解处理:准确移取10 mL三碘化铝溶液(0.1 g/mL的二硫化碳溶液)于100 mL平底烧瓶中,将烧瓶置于90℃的油浴锅中,使其中的溶剂挥发近干,然后快速加入10 mL样品滤液,并将烧瓶再置于90℃的油浴锅中,加热回流10 min。
上述使用的三碘化铝溶液也可以在实验室中自行制备,操作如下:称取3.2 g碘、0.4 g铝片于烧瓶中,加入10 mL乙腈后,于90℃油浴锅中加热回流至瓶内颜色消失(约2h)。烧瓶底部的白色物质为三碘化铝,然后直接向该烧瓶中加入10mL样品滤液进行试验。
③AP的分离:移出烧瓶,向其中缓慢加入20 mL蒸馏水,冷却至室温,然后将瓶中的液体转移至分液漏斗中,用40mL正己烷进行两次萃取(每次20mL),合并分离出的正己烷萃取液,滴加饱和硫代硫酸钠溶液并振荡至溶液颜色消失,分离出正己烷,经无水硫酸钠脱水后,旋转蒸发至近干;准确加入2 mL正己烷溶解残留物,溶液用聚酰胺滤膜过滤后进行GC-MS测定,统计AP的色谱峰面积。
④ 标准工作曲线绘制:准确移取10 mL的APEO标准工作液(乙腈配制,2~30mg/L),按照上述“化学裂解处理”及“AP的分离”操作测定最终样液中AP的GC-MS色谱峰面积,根据AP色谱峰面积和APEO浓度的对应关系,绘制标准工作曲线,至少5个浓度点。
⑤ GC-MS测试条件:
气相色谱(GC)条件如下:
• 进样系统:不分流;
• 载气:氦气;
• 进样体积:1μL;
• 毛细管色谱柱:30m×0.25mm(内径)× 1μm(膜厚),如DB-5ms石英毛细管柱;
• 气体流量:1.0 mL/min;
• 进样口温度:280℃;
• 色谱质谱接口温度:250℃;
• 柱温:80℃保持1min,10℃/min升温至280℃,保持10min。
质谱(MS)条件如下:
• 电离方式:EI;
• 电离能量:70 eV;
• 检测方式:选择离子监测, m/z(NP)=107、121、135、149, m/z(OP)=135、205;
• 质量扫描范围:50~300(质荷比);
• 离子源温度:230℃;
• 四级杆温度:150℃;
• 溶剂延迟:5 min。
上述GC-MS条件下,所得到的OP和NP色谱图及质谱图如图6-4所示。其中OP为单峰形貌,而NP表现为多峰形貌。NP的多峰形貌源于其同分异构体的色谱分离性能的差异。
图6-4 烷基酚(OP/NP)的GC-MS色谱图及质谱图
(a)色谱图(b)OP质谱图(c)NP质谱图
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