① 如何定性測試鄰苯二甲酸酯(用最簡單的方法定性測試塑料中含有增塑劑鄰苯二甲酸酯)
HPLC測定一次性塑料用品中鄰苯二甲酸酯類增塑劑
摘要:本文用高壓、液體色譜柱Lichrospher C-18(250mm×4·6mmID, 5μm),以乙腈-水為流動相,流速
為 1·0mL/min,線性梯度乙腈從70%到100%,採用質譜檢測器對鄰苯二甲酸酯進行定性鑒定。鄰苯二甲酸二 甲脂(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯
(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和鄰苯二甲酸二甲酸辛酯(DOP)濃度分別 為1·1~89mg/L, 0·9~74mg
/L, 0·9~71mg/L和0·9~68mg/L時線性關系良好,平均回收率分別為83%, 89%, 86%, 87% (n=5)。建立了准確度
和靈敏度高,方便快捷有效的一次性塑料用品中鄰苯二甲酸酯類增 塑劑的高效液相色譜定量分析方法。
增塑劑(Plasticizer)系指在塑料、橡膠工業中 通過對高聚物分子的改性來增加加工成型時的可 塑性和流動性,並使成品具有柔韌性的有
機物質 通常是一種難揮發的粘稠液體或低熔點固體,常 見的增塑劑是高沸點的鄰苯二甲酸酯類(PAEs)。 這類化合物是目前主要的環境污染物之一,廣
泛 存在於大氣、土壤和水體中,並參與生物(包括人 體)的代謝作用。它在潤滑劑、驅蟲劑、化妝品、去 泡劑、食品包裝材料、醫療用具、人造革等生產
中 廣泛應用。由於鄰苯二甲酸酯類增塑劑與塑料基 質之間沒有形成共價鍵,而是以氫鍵和范德華力 連接,彼此保持各自獨立的化學性質,因而在接觸 到包裝
食品中所含的水、油脂時,便會溶出。鄰苯 二甲酸酯類化合物的毒性及危害具有微弱的雌激 素效應,具有生殖毒性,會導致生物繁殖能力下降 和生殖器官畸形
等,它還具有致突變和致癌作 用[1]。測定鄰苯二甲酸酯的主要方法有雙波長等 吸收紫外分光光度法、氣相色譜法,熒光光譜法以 及反相高效液相色譜法
[2-5],其樣品主要針對水 體環境污染[6]。
利用高效液相色譜法並結合質譜定性測定一次性塑料用品中的鄰苯二甲酸酯類增塑劑,國內的相關報道較少。本文探討了一次性塑料用品中 的鄰苯二甲酸酯類化合物的提取條件,建立了運用高效液相色譜法對其進行定性和定量分析,利 用質譜進一步確認所定性的化合物。
1實驗部分
1. 1儀器和試劑
ZQ-4000/2695型液相色譜-質譜聯用儀, 配有Waters 2996型二極體陣列檢測器,Masslynx 4·0色譜工作站(美國
Waters公司)。Sartorius電 子天平(精度為十萬分之一,德國)。鄰苯二甲酸 二甲酯(簡稱為DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(簡稱 為
DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(簡稱為DBP)、鄰苯 二甲酸二辛酯(簡稱為DOP)和三氯甲烷均為分析 純試劑,乙腈和甲醇(色譜純)購於Merk公司,
水 為二次蒸餾水。
1. 2色譜及質譜條件
色譜柱: Lichrospher C - 18柱(250mm× 4·6mmID, 5μm);流動相:初始乙腈-水體積比
為 70∶30, 10min提高到100%乙腈,保持10min;柱 溫: 30℃;流速: 1·0mL/min; DAD檢測波長范
圍: 200~500nm。進樣量為10μL。
ESI離子源電離,採用正離子模式。毛細管電 壓; 3·0KV;錐孔電壓: 30V;離子源溫度: 110℃;脫 溶劑溫度: 350℃;脫溶劑氣流速: 250L/h;錐孔氣 流速: 50L/h;掃描質量范圍: 50~600amu。
1. 3標准溶液的配製
分別准確稱取含DMP、DEP、DBP、DOP27·9mg、23·1mg、22·2mg、21·3mg置於一個25mL 容量瓶中,用甲醇稀
釋並定容至刻度,充分搖勻, 再稀釋至1/5濃度,得到質量體積濃度分別為 223·2mg/L、184·8mg/L、177·6mg/L、
170·4mg/L 的混合標准液,備用。
1. 4樣品的處理
將一次性塑料袋或保鮮袋剪碎、准確稱取 4·0g左右樣品,將剪碎的樣品放入100mL錐形瓶 中,加入50mL三氯甲烷,浸泡10min,然後
過濾, 殘渣再用20mL三氯甲烷浸提一次,合並清液,滴 加3mL甲醇,使溶液產生沉澱,放置5min後過濾, 水浴將濾液濃縮至約1mL。往濃縮液中
再次滴加 2mL甲醇,進一步產生沉澱,離心,清液轉移到 5mL容量瓶中,用甲醇定容至刻度,溶液經微孔濾 膜過濾(0·45μm),進行HPLC分
析。
按上法對一次性塑料杯樣品進行前處理,但 需超聲輔助提取。
2結果與討論
2. 1提取條件的選擇
曾選用環己烷、三氯甲烷、正己烷作為提取溶 劑,實驗發現用三氯甲烷提取時得到的提取液更 加澄清透明,使得樣品的預處理更簡單,更有利於 樣品
的色譜進樣分析。在研究過程中發現,當塑 料的厚度小於或等於0·08mm時,不需要超聲波 提取,只需三氯甲烷溶液浸泡即可溶出鄰苯二甲 酸酯;塑料的
厚度大於0·08mm時,需要超聲波提 取,以20min為最佳。如果提取的時間過長,會將 大量的塑料單體溶解出來,這些單體是一種強保 留物質,在色
譜柱中的保留時間相當長,容易污染 色譜柱。因此,在樣品的預處理階段,要盡可能地 將塑料單體沉澱下來,減少進入色譜柱的量,以免 影響樣品的定量分
析。實驗發現上述提取過程能 保持較高的回收率和重現性。
2. 2色譜條件的選擇
在反相色譜中,常用的流動相為甲醇-水、乙 腈-水。本實驗以上兩種流動相體系,均能使各 物質分離完全,由於這類物質的疏水性較強,而乙 腈在
反相色譜中的洗脫能力比甲醇要強很多,使 用乙腈-水體系,分析時間短,基線更加平穩。當 選擇乙腈-水體積比為70∶30等梯度進行洗脫 時,雖然四種
酯都能被分開,但分析時間過長;而 如果選擇100%的乙腈作流動相,DMP和DEP不 能基線分離。考慮到既能改善分離效果,又可以 縮短分析時間,選
擇如1. 2中所述的梯度洗脫,分 析結果顯示四種酯都能基線分離,整個分析過程 在20min以內可完成,色譜圖見圖1。
2. 3鄰苯二甲酸酯的定性鑒定
由於樣品基體十分復雜,而且不同的樣品所 含的雜質差異很大,而鄰苯二甲酸酯的含量相對 較低,以往的實驗僅基於保留時間定性存在困 難[5]。
本實驗中先採用保留時間對照法進行初步 定性,進而用二極體陣列紫外檢測技術採集各色 譜峰的紫外光譜圖(見圖2),將所得圖譜的形狀、 吸收帶位置及相
對強度與標准品圖譜比較對照定 性,再進一步將LC-MS聯用儀所得質譜圖(圖3) 與標准品質譜圖對照定性。由於電噴霧質譜是一 種軟電離質譜技術,實
驗中對質譜的毛細管電壓、 錐孔電壓、離子源溫度、去溶劑氣流量等條件進行 了優化,使得產生的碎片離子很少。DMP、DEP、 DBP和DOP的分子量
分別為194、222、278和 390,實驗發現,鄰苯二甲酸酯在ESI+模式中[M+ Na]+和[M+K]+有靈敏的響應。
2. 4標准曲線及最低檢測限
將標准儲備液用甲醇稀釋,得到一系列濃度 的溶液,其中DMP、DEP、DBP、DOP的范圍分別為 1·1~89mg/L, 0·9~74mg
/L和0·9~71mg/L和 0·9~68mg/L,共6組標准溶液。分別取溶液 10μL進樣,定量波長選為270nm,由色譜工作站 處理數據,以
濃度為橫坐標,峰面積為縱坐標,制 得DMP、DEP、DBP、DOP標准曲線見表1。按三倍 雜訊信號推算,分別得到DMP、DEP、DBP、DOP
最 低檢測限: 0·9ng, 1·1ng, 2·1ng, 2·4ng。
2·5回收率測定
將塑料袋剪碎,准確稱取已知DMP、DEP、 DBP、DOP含量的塑料袋平行樣品兩份,質量分別 為4·0725g和4·0318g,在兩份試
樣中分別加入 1mL和2mL的混合標准溶液,進行全程加標回收 率試驗,取5次測定的結果計算回收率,得到 DMP、DEP、DBP、DOP的平均回收
率分別為: 83%, 89%, 86%, 87% (n=5)。所得結果列於表2中.
2. 6樣品的測定
採用以上的實驗方法對塑料樣品進行了測 定,測定結果見表3。其中: 1.一次性塑料杯A; 2. 一次性塑料杯B; 3.一次性塑料袋
A; 4.一次性塑 料袋B; 5.保鮮袋A; 6.保鮮袋B。每一種樣品重 復測定3次,所測定得到的DEP、DBP和DOP的 RS范圍分別
為: 2·4-3·3%, 2·5~4·0%, 2·2~ 2·9%。圖4(a、b、c)為部分樣品的色譜圖。