王黎,楊桂英,康俊濤
(四川德賽爾新材料科技有限公司 院士專家工作站,四川 德陽 618000)
萘是工業(yè)上最重要的多環(huán)芳烴,主要用于生產苯酐、各種萘酚、萘胺等。以萘為原料,經過磺化、硝化、還原、胺化、水解等單元操作,可制得多種中間體。可用于制造染料中間體、樟腦丸和木材保護劑等,在皮革復鞣劑和復鞣助劑中也經常會用到。例如皮革復鞣劑DESOATEN SAT 主要成分的合成反應示意圖如圖1:
精萘先與硫酸發(fā)生磺化反應,生成萘磺酸,萘磺酸隨后與雙酚S、甲醛發(fā)生縮聚反應,經后處理復配成皮革復鞣劑DESOATEN SAT。未磺化的微量精萘,可能會再與甲醛縮聚反應結束后,部分殘余在產品中。
精萘與硫酸發(fā)生磺化反應,產物萘磺酸與甲醛縮聚,經后處理復配成皮革復鞣助劑分散單寧DESOATEN NOP。同樣,未磺化的微量精萘可能會在與甲醛縮聚反應結束后,部分殘余在產品中。DESOATEN NOP 主要成分的反應示意圖如圖2 所示:
萘已作為多環(huán)芳烴中的一種列入ZDHC 生產限用物質清單版本2.0 中,在皮革中的限值為300 mg/kg。所以研究并建立皮革鞣劑中微量萘含量的測定方法來控制鞣劑中殘留萘含量非常有必要。
現階段,萘含量的測試方法主要有測煤氣組分的氣相色譜法、苦味酸法[1],測精萘和工業(yè)萘的氣相色譜法[2](見標準HS/T 23-2009)和測水樣的熒光光譜法[3]。氣相色譜法對于制革復鞣劑這種組分復雜的樣品不能直接測試,檢出精度也只能達到0.5%,苦味酸法檢出限很高,熒光光譜設備不常見,操作復雜,均不適用于皮革鞣劑中微量萘含量的測定。
Waters 高效液相色譜儀(包括Waters 1525 Binary HPLC Pump;Waters2489紫外/可見光檢測器;Waters2707自動進樣器)
甲醇:色譜純
萘:色譜純,做標樣用
水:超純水
本實驗以色譜柱Waters Symmetry C18 5μm 4.6×250 mm Column,帶Waters C18 預柱以及紫外檢測器為基礎,對實驗波長、流動相的比例、流動速率等實驗條件進行了選擇。
文獻資料[4]顯示萘含量的測試波長為254nm;對萘標準溶液在200~400nm 范圍內進行譜圖掃描,發(fā)現萘在275nm 和265nm 處有明顯的吸收峰。
本次試驗中,其他條件不變,調整波長分別為254 nm、265 nm 和275 nm 進行含萘樣品的測試,發(fā)現萘的出峰位置變化較小且樣品能達到較好分離效果。但是在275 nm 下的萘吸收峰峰面積最大,檢出限最低,故本次試驗選擇275 nm 作為萘的吸收波長。不同波長下測試同一樣品(樣品加20 μg/ml 萘標液)出峰結果見表1。
表1 不同波長下同一濃度萘標液出峰情況比較
以甲醇和水為流動相,對萘標準溶液進行測試,多種比例的流動相下萘的出峰良好,選擇性強。但是對可能含萘的皮革復鞣劑樣品進行進樣發(fā)現峰分離較差。
本次試驗中,其他條件不變,調整流動相的比例分別為等度洗脫甲醇:水為100∶0;90∶10;80∶20;70∶30;65∶35 以及梯度洗脫進行測試,發(fā)現甲醇∶水=70∶30 時樣品分離度達到最好,萘的出峰位置受樣品中其他峰干擾小,繼續(xù)增加流動相中水的比例則出峰時間會晚很多,所以本實驗采用流動相為甲醇:水=70∶30 進行測試。
流速增加后,樣品保留時間縮短,但是系統(tǒng)壓力會升高,高壓對泵系統(tǒng)長期運行不利,綜合流速對保留時間和峰面積的影響結果分析,選用流速為1.2mL/min,萘的保留時間約12 min,見圖3。
準確稱取0.02 g 萘用甲醇溶解定容稀釋至100 mL,此溶液中萘含量為200 μg/mL。分別取0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、3 mL、5 mL、10mL此標液用流動相稀釋至50mL,用針頭過濾器過濾后按以上條件用HPLC 檢測,記錄峰面積,繪制標準曲線。
表2 標樣濃度與峰面積對照表
實驗結果表明,萘含量在0.8~40 μg/mL范圍內,標準工作曲線為y=15748x+4813.9,R2=0.9998。峰面積與樣品濃度間線性相關性良好。
對德賽爾產品DESOATEN SAT 和DESOATEN NOP 進行測試。準確稱取樣品并用流動相稀釋約5 倍(若萘含量較高可適當增加稀釋倍數≥5 倍),準確記錄稀釋前后質量,計算稀釋倍數。樣品用針頭過濾器過濾后,用液相色譜進行測定,結果見圖4 和圖5。通過標準曲線查詢其峰面積對應的萘含量,乘以稀釋倍數即為樣品中萘含量。
樣品DESOATEN SAT 某批次測試結果為7.5 mg/kg,樣品DESOATEN NOP 某批次測試結果為16.9 mg/kg,各產品中萘含量殘留都保持在較低的水平。測試譜圖表明,該方法對于皮革復鞣劑和復鞣助劑樣品萘的吸收峰都能得到較好的分離。
分別在稀釋后的樣品DESOATEN SAT 和DESOATEN NOP(稀釋后萘含量約1 μg/mL)中添加萘標液,配制成3 個濃度水平的加標樣品,每個濃度水平重復測定6 次,計算回收率和相對標準偏差。DESOATEN NOP 加標譜圖見圖6,結果如表3 所示,回收率范圍為:82.6~106.9%,相對標準偏差為:1.29%~6.54%?;厥章屎途芏染軡M足定量要求。
表3 樣品中的加標回收率和精密度(n=6)
本實驗研究用高效液相色譜儀進行皮革復鞣劑和復鞣助劑中微量萘含量的測試,通過一系列的實驗來對液相色譜的條件進行選擇和優(yōu)化,最終得到以下色譜條件為最優(yōu)方案。
該方法萘的線性相關性良好,檢出限低,方法準確、簡便,可作為皮革復鞣劑和復鞣助劑產品的中控手段。