孫 淦，韋 婧，楊嘉燕，邊賀東

(1 廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530006；2 廣西高校光電化學(xué)生物傳感與分子識別重點(diǎn)實驗室，廣西 南寧 530006)

2020年初，新型冠狀病毒在全球范圍流行，突如其來的疫情讓人猝不及防，在現(xiàn)代防疫手段中，消毒液是人們抗擊病毒的最得力的工具之一。戊二醛是一種5碳飽和直鏈脂肪族雙縮醛化合物，分子式為C5H8O2，相對分子質(zhì)量為100.12，是一種略帶刺激性氣味的無色或微黃色的透明油狀液體，屬廣譜、高效消毒劑，可以殺滅一切微生物，因此常被用來做消毒液。但是，戊二醛也具有一定毒性，長期使用濃度過大的戊二醛可能會對人的身體健康造成損害，接觸戊二醛的人員可出現(xiàn)不同程度的噴嚏、頭痛、流淚、皮疹和慢性咳嗽[1]。根據(jù)pH值的不同，戊二醛大致可以分為3類：(1)pH值為3.2～4.6的單方酸性戊二醛；(2)pH值為7.0的復(fù)合中性戊二醛；(3)pH值為7.5～8.5的復(fù)合堿性戊二醛。近年來市面上售賣較多的是酸性戊二醛和復(fù)合堿性戊二醛兩種[2]。而戊二醛的使用量直接決定著殺菌的效果，戊二醛含量測定是十分必要的。張冉[3]運(yùn)用液相色譜-質(zhì)譜串聯(lián)法測定生活飲用水中的戊二醛含量；萬紅才等[4]建立了設(shè)定pH值法測定醫(yī)院消毒試劑戊二醛含量，都達(dá)到了良好的效果。隨著檢測方法的改善以及儀器精密性的提高，對于戊二醛的含量測定，也有了一些新方法，例如萬正楊等[5]利用氣相色譜改善了實驗方案，取得了相對滿意的效果，韓志宇等[6]提出的正交試驗優(yōu)化-頂空固相微萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定水中戊二醛的方法，也提供了更加先進(jìn)的實驗理念。平付軍[7]用電位滴定法測定戊二醛時，分別用高、中、低濃度分組測定，加標(biāo)回收率均值都在98%以上，結(jié)果符合預(yù)期。滴定法、紫外分光光度法和高效液相色譜法這三種方法較為經(jīng)濟(jì)常用。本文對這三種方法進(jìn)行實驗，研究的樣品為酸性戊二醛，并將對這三種方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行比較。

1 實 驗

1.1 實驗材料

主要儀器有：AL204型分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；arium Pro型超純水系統(tǒng)，德國賽多利斯集團(tuán)；50 mL滴定管；Cary100型紫外-可見分光光度計，安捷倫Agilent(美國)公司；Agilent1260型高效液相色譜儀，美國安捷倫公司；Agilent EC-C18色譜柱(4.6 mm×150 mm)。

主要試劑有：50%戊二醛溶液(A.R.)，安耐吉試劑公司；6.5%三乙醇胺溶液；碳酸鈉(純度99%)；0.25 mol/L NaHSO3溶液；鹽酸羥胺中性溶液；0.25 mol/L硫酸溶液；甲醇(色譜純)；乙腈(色譜純)等。

1.2 實驗方法

1.2.1 碘滴定法

(1)原理：在戊二醛試液中，加入過量的NaHSO3溶液，二者以物質(zhì)的量比為1∶2進(jìn)行加成反應(yīng)，未反應(yīng)的NaHSO3，用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定，在此過程中NaHSO3與I2以物質(zhì)的量比為1∶1進(jìn)行反應(yīng)。滴定過程可以用淀粉溶液作指示劑，以藍(lán)色出現(xiàn)為終點(diǎn)[8]。

(2)試液配制：①2%戊二醛溶液：吸取1 mL 50%戊二醛試液(A.R.)加入25 mL的容量瓶中稀釋到2%(質(zhì)量濃度為44.8 g/L)。②NaHSO3溶液(0.25 mol/L)：稱取2.6 g NaHSO3溶于少許水中，定溶至100 mL貯于棕色瓶中。③碘標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1 mol/L)：稱取5.16 g碘和8.8 g碘化鉀，混勻，溶解于水中，然后再定溶至200 mL。用0.2 mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定3次，標(biāo)定結(jié)果為c=0.101 7 mol/L)。

(3)操作過程：吸取1 mL質(zhì)量濃度為44.8 g/L的戊二醛溶液于碘量瓶中，用移液管準(zhǔn)確加入10 mL 0.25 mol/L NaHSO3溶液，反應(yīng)5～10 min，用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。平行測定5次，以1 mL蒸餾水作空白平行測定。

(4)結(jié)果計算

X=c(v2-v1)×0.020 36×1 000÷v

(1)

式中：X為戊二醛的含量，g/L；c為硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V1和V2分別為樣品與空白滴定中消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V為取樣品的體積，mL；0.020 36為1.00 mL 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于戊二醛的質(zhì)量，g。

1.2.2 鹽酸羥胺法定量分析戊二醛

(1)原理：戊二醛與三乙醇胺反應(yīng)，未反應(yīng)的三乙醇胺用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，以溴酚藍(lán)在pH=3～4之間的無色突變?yōu)榻K點(diǎn)指示(溴酚藍(lán)在該區(qū)域的變色情況為藍(lán)紫→無色→黃色)，通過空白的精確測定來計算戊二醛的有效含量。而較早的方法則是在中性環(huán)境下測定，終點(diǎn)判定以溴酚藍(lán)的藍(lán)綠色為指示色，該pH范圍并非溴酚藍(lán)的特殊變化區(qū)域，致使終點(diǎn)指示判定困難，有時滴定分析會出現(xiàn)無法確定終點(diǎn)(藍(lán)綠色)的情況[9]。

(2)溶液配制：①溴酚藍(lán)指示液：稱取0.05 g溴酚藍(lán)，用50%的乙醇溶液溶解，過濾。②6.5%三乙醇胺溶液：按比例用高純水稀釋即可。③鹽酸羥胺溶液：準(zhǔn)確稱取17.5 g鹽酸羥胺，加適量純水溶解后，移入500 mL量瓶中，加異丙醇定容，混勻。④標(biāo)定0.25 mol/L硫酸溶液：準(zhǔn)確稱取無水碳酸鈉0.530 0 g，加20 mL蒸餾水溶解，加2滴甲基橙指示劑，用待標(biāo)定的硫酸滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬＂蓰}酸羥胺中性溶液：吸取鹽酸羥胺溶液40 mL，加入0.04%溴酚藍(lán)乙醇溶液2 mL，在用6.5%三乙醇胺溶液邊調(diào)邊搖勻，滴定至溶液顯黃藍(lán)綠色(原法為藍(lán)綠色)。

(3)操作步驟：按照2002年版本的《消毒技術(shù)規(guī)范》[10]和2020年6月發(fā)布的《戊二醛消毒劑衛(wèi)生要求》[11]制定方案，精確量取50%戊二醛溶液(A.R.)0.2 g，精確加入20 mL 6.5%三乙醇胺溶液與25 mL鹽酸羥胺中性溶液。搖勻，靜置反應(yīng)1 h，用0.25 mol/L硫酸溶液滴定。待溶液顯藍(lán)綠色，記錄硫酸溶液用量。以不含戊二醛的三乙醇胺、鹽酸羥胺中性溶液重復(fù)上述操作(空白對照)。按0.25 mol/L硫酸溶液滴定，計算戊二醛含量。

(4)方法改進(jìn)：徐芳等[12]提出以上方案存在藥品用量過大的問題，按照他們所給方案進(jìn)行改進(jìn)實驗，分別準(zhǔn)確吸取鹽酸羥胺的中性溶液10.0 mL六份，五份為平行樣，另一份作空白試驗校正，分別準(zhǔn)確加入6.5%三乙醇胺溶液8.0 mL。在準(zhǔn)確吸取樣品溶液0.2 g二份加入上液中，空白加純水0.2 mL，密塞后靜置，放置1 h，用0.25 mol/L硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至溶液顯藍(lán)綠色為終點(diǎn)。

(5)不同取樣量對測定的影響：運(yùn)用上述改進(jìn)方案直接從50%戊二醛溶液(A.R.)中精密吸取實際含量為0.150 g、0.180 g、0.200 g、0.220 g、和0.250 g的戊二醛，三組平行，另做一組空白對照，分別測定其戊二醛含量，以此驗證改進(jìn)方案在戊二醛取樣量不同時改進(jìn)方案的可行度。

(6)回收率測定：精密吸取實際含量為0.180 g、0.200 g、0.220 g的戊二醛，測定其回收率。

(7)結(jié)果計算：按照賈薇等提供的計算方法，用公式(2)計算：

X=c(v2-v1)×0.025 425×1 000÷v

(2)

式中：X為戊二醛的含量，g/L；c為硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V1和V2分別為樣品與空白滴定中消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V為取樣品的體積，mL；0.025 425為1.00 mL 硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[(1/2H2SO4)=1.000 0 mol/L]相當(dāng)于戊二醛的質(zhì)量，g[13]。

1.2.3 紫外分光光度法

戊二醛水溶液或戊二醛羥胺縮合物在特定波長處有最大吸收峰，在一定的濃度范圍內(nèi)，吸光度與戊二醛濃度呈線性關(guān)系。

方法與過程：(1)戊二醛測定波長選擇：精確吸取60 μL的50%戊二醛試液(A.R.)兩份于兩個25 mL的容量瓶中，其中一組直接定容，另一組用一定量的2 mol/L Na2CO3溶液調(diào)節(jié)至pH=7后定容，水和2 mol/L Na2CO3溶液為參比，在200～400 nm波長間掃描。測出最大吸收波長A。(2)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確吸取50%的戊二醛溶液(A.R.)配制成濃度為0、0.448、0.896、1.344、1.792、2.240、2.688 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。以分光光度法在最大波長處測得吸光度A。(3)回收率試驗：精確配制濃度為0.60、1.10、1.50、2.00、2.50 mg/mL的戊二醛溶液，測定其吸光度值。

1.2.4 高效液相色譜法

高效液相色譜法在戊二醛檢測的使用上已頗為廣泛，張丹等[14]運(yùn)用此法測定消毒劑中戊二醛和鄰苯二甲醛的含量，以及國家化妝品市場標(biāo)準(zhǔn)中戊二醛含量的測定[15]都運(yùn)用了此法。

方法與條件選擇：(1)色譜條件∶從甲醇∶水=50∶50(V/V)；乙腈∶水=50∶50(V/V)，乙腈∶水=70∶30(V/V)三個流動相中選擇最佳流動相，波長為紫外測定的最大波長；在20 ℃，25 ℃，30 ℃三個溫度中選擇合適柱溫。根據(jù)色譜峰形狀以及保留時間，確定最合適的流動相比例。(2)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：準(zhǔn)確吸取50%的戊二醛溶液(A.R.)0、5、10、15、20、40 μL置于6個25 mL容量瓶中，定容，制成濃度為0、0.224、0.448、0.672、0.896、1.792 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。在上述色譜條件下各取20 μL進(jìn)樣，以峰面積為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線。(3)回收率測定：精確配制濃度為0.2、0.224、0.3、0.4、0.6 mg/mL的戊二醛溶液，測定其吸光度值。(4)樣品前處理：將配好的標(biāo)準(zhǔn)溶液以及待測樣品用過濾膜過濾提純，過濾雜質(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 碘滴定法測定戊二醛濃度測定結(jié)果

表1 碘滴定法戊二醛濃度測定結(jié)果

碘滴定法測定戊二醛，是一種比較方便并且使用時間相對較短的檢測方法(5～10 min即可)，也可以在操作誤差較小的情況下誤差接近5%，保證相對精準(zhǔn)的測定，但是要注意碘液易揮發(fā)和NaHSO3在空氣中容易被氧化的問題，且存在著一滴或半滴之差，就有著較大誤差的問題。

2.2 鹽酸羥胺法測定戊二醛濃度結(jié)果

按照指定的方案以及計算公式，得到了表2～表5的測定結(jié)果。

表2 鹽酸羥胺法戊二醛含量測定結(jié)果

表3 鹽酸羥胺法戊二醛含量測定結(jié)果(改進(jìn)組)

表4 鹽酸羥胺法在取樣量不同時戊二醛含量測定結(jié)果

表5 鹽酸羥胺法回收率的測定

由表2和表3得出的數(shù)值可知，在檢測0.20 g的戊二醛的情況下原始方案和改進(jìn)方案結(jié)果相差不大，并且準(zhǔn)確度較好，能夠解決藥品用量過大的問題。在測定不同取樣量的影響時，采用了改進(jìn)組的方案。最終探究取樣量不同時，在0.18～0.22 g時，效果較好，誤差皆在5%以下。0.15 g和0.25 g時已經(jīng)有了明顯的誤差?；厥章实臏y定在改進(jìn)方案下，戊二醛含量的測定范圍大致在0.18～0.22 g。綜上所述，滴定法不但誤差受人為操作影響大，細(xì)小的誤差會導(dǎo)致結(jié)果有較大差距，而且對于檢測范圍也比較苛刻。

2.3 紫外分光光度法結(jié)果與討論

2.3.1 戊二醛測定波長選擇結(jié)果

由于50%戊二醛溶液(A.R.)的pH=3.9，所以測得的最大波長為221 nm，用一定量的2 mol/L Na2CO3溶液調(diào)節(jié)至pH=7，也可以得到很好的線性效果，最大波長為233 nm本文不同pH下的實驗所得的最大波長均為K吸收帶范圍內(nèi)(220～240 nm)，所以測定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 2.240 mg/mL戊二醛在不同pH環(huán)境下紫外掃描圖

2.3.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果

由表6和圖2可知，戊二醛溶液在0.448～2.688 mg/mL之間有著良好的線性關(guān)系，得到線性方程：A=0.001 34+0.331 71C(R2=0.999 8)。

圖2 戊二醛溶液紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線

表6 戊二醛濃度和吸光度的關(guān)系

2.3.3 回收率試驗結(jié)果

由表7數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果可知，戊二醛的加樣回收率在98.1%～101.2%之間。準(zhǔn)確度相對較高。符合t檢驗和Q檢驗。可以達(dá)到檢測要求。

表7 戊二醛回收率測定的結(jié)果(紫外)

2.4 高效液相色譜法結(jié)果與討論

2.4.1 條件的探索結(jié)果

由于碳酸鈉調(diào)節(jié)pH會對圖像產(chǎn)生一定影響，本文直接采用pH=3.9的50%戊二醛溶液(A.R.)進(jìn)行分析[16]，采用的最大波長為220 nm。經(jīng)過掃描，發(fā)現(xiàn)流動相為乙腈：水=70∶30(V/V)的條件下峰型無分叉，峰型較完美，保留時間為3.49 min，柱溫為25 ℃。

2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線以及回歸方程

標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3所示，在本實驗條件下，戊二醛在濃度為0.224 mg/mL至1.792 mg/mL區(qū)間線性良好，得到回歸方程：A=98.341 24C-3.205 34(R2=0.998 2)。

圖3 戊二醛溶液液相色譜的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.4.3 回收率測定結(jié)果

按照一定比例稀釋五組樣品得到如表8的測定結(jié)果。

表8 稀戊二醛溶液加樣回收率結(jié)果(液相色譜)

結(jié)果顯示，戊二醛的加樣回收率在98.25%～100.6%之間。準(zhǔn)確度相對較高。符合t檢驗和Q檢驗，可以達(dá)到檢測要求。

3 結(jié) 論

目前為止，戊二醛含量的檢測方法已有很多，本文主要討論了三種檢驗法，滴定法的誤差較大，反應(yīng)時間長，指示終點(diǎn)不明顯，步驟復(fù)雜等缺點(diǎn)，雖然后人通過改進(jìn)指示劑，調(diào)節(jié)pH等多種方法逐步減少了誤差，但是人為操作的不可避免誤差仍然存在。紫外分光光度法和高效液相色譜法都具有較高的準(zhǔn)確度，R2都達(dá)到了0.990 0以上，這說明隨著儀器精密度的提高，人工操作的一些不可控誤差以及指示劑終點(diǎn)誤差判斷不明顯的問題是可以克服的，紫外分光光度法的RSD大于1%小于1.5%，液相色譜法的RSD小于1%，且液相色譜法的檢出限要低于紫外分光光度法，綜合來看液相色譜法檢測范圍更大，檢測限低，準(zhǔn)確度高。三種方法相比較，如果只粗略測定戊二醛含量，酸堿滴定法便可實現(xiàn)；如果需要十分精密的測量，則需要紫外分光光度法、高效液相色譜法。戊二醛是新一代醛類消毒劑。它不僅克服了甲醛消毒劑的諸多缺點(diǎn)，也具有很強(qiáng)的廣譜殺菌能力，是當(dāng)前醛類消毒劑中應(yīng)用較廣的一種消毒劑[17]，作為被世界衛(wèi)生組織推薦為無毒速效殺菌消毒劑，戊二醛將來一定有著更好的發(fā)展空間，并且檢測方法也一定會隨著科技的發(fā)展能夠更高效更經(jīng)濟(jì)更簡潔。