MWNTs在固相萃取法測定PAEs類化合物中的應用研究*

成　斌

(山西省產品質量監督檢驗研究院，山西太原 030012)

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MWNTs在固相萃取法測定PAEs類化合物中的應用研究*

成斌

(山西省產品質量監督檢驗研究院，山西太原 030012)

實驗研究多壁碳納米管作為固相萃取小柱填料，結合GC-MS檢測手段，建立一種可靈敏、有效檢測PAEs類化合物的實驗方法。與C18柱進行對比，對柱子填料類型、柱活化、進樣、清洗、洗脫收集各步驟的影響因素進行考察，確立了最佳的柱活化時間為4min、洗脫液為4mL的正己烷與丙酮混合溶劑，使用MWNTs做固相萃取劑PAEs化合物的回收率較高。檢出限在55μg/kg～90μg/kg之間，回收率為82.2%～103.3%，相對標準偏差為1.06%～7.85%。

多壁碳納米管，鄰苯二甲酸酯類，固相萃取，氣相色譜-質譜聯用

目前，食品塑料包裝材料生產加工中均須加入增塑劑以提高塑料包裝的延展性、可塑性等，其中以鄰苯二甲酸酯類(PAEs)的使用最為廣泛[1-3]。PAEs具有化學相容性好、增速效率高、生產工藝簡單、原料來源廣泛、成本低廉等優點[4-6]，具有增塑劑最理想的工作特性，在增塑劑產品中總產量最大，用途最廣。但是，越來越多的國內外科研機構己經開始認識到了鄰苯二甲酸酯類增塑劑對人體的危害[1]，尤其PAEs類化合物的亞急性毒性和慢性毒性可以導致體重減輕、白細胞增加、貧血、血尿等，特別是對肝臟組織具有不良影響[7-8]。

本研究將C18和多壁碳納米管分別作為固相萃取小柱填料[9-11]，探索不同固相萃取填料對增塑劑PAEs類化合物的萃取富集效果，通過對影響萃取效果的各種因素進行優化，確定最佳萃取條件，并結合氣質聯用儀[12]，對樣品進行分離富集和測定。建立一種靈敏、有效的分析方法來測定食品包裝材料中的增塑劑PAEs，從而推動塑料食品包裝材料向更安全、更環保、更健康的方向發展[13]。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

氣質聯用儀：GC-MS 2010，日本島津；循環水真空泵：SHZ-(III)，上海振捷實驗設備有限公司；固相萃取柱：LC18柱(500mg/mL)，美國Applied separations Inc.(ASI)；多壁碳納米管(Multi-walled nanotubes，MWNTs)，PerfemikerTM，Coring Biotech(Shanghai)Co.Ltd；C18，Cleanert，Agela Technologies。

鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DOP)，分析純，天津市精細化學品開發有限公司；正己烷、丙酮、無水硫酸鈉，分析純，天津市精細化學品開發有限公司；Celite?545(助濾劑)，22140-1Kg-F，Sigma-Alorich。

1.2標準溶液的配制

單標儲備液：準確稱取DMP、DEP、DBP和DOP(精確至0.1mg)，用正己烷溶解，配制成1000mg/L的標準儲備液，于4℃冰箱中避光保存。

DMP、DEP、DBP和DOP混合標準液：準確吸取DMP、DEP、DBP和DOP標準儲備液，以正己烷逐級稀釋到所需要濃度，于4℃冰箱中避光保存。

標準使用液：將標準儲備液用正己烷稀釋至濃度為0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL、4.0μg/mL、8.0μg/mL的標準系列溶液，待用。

1.3色譜條件

氣相色譜條件：色譜柱：Rxi?-1MS石英毛細管柱[30m×0.25mm(內徑)×0.25μm]；進樣口溫度：250℃；升溫程序：初始溫度60℃保持1min，以20℃/min 升溫至220℃，保持1min，再以5℃/min 升溫至280℃，保持4min；載氣：氦氣(純度≥99.999%)；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1μL。

質譜條件：色譜與質譜接口溫度：280℃；電離方式：電子轟擊源(EI)；離子源溫度：200℃；監測方式：選擇離子掃描模式(SIM)；溶劑延遲時間：5min。

1.4固相萃取柱的制備

固相萃取柱以商品化的聚丙烯固相萃取柱空管(SUPECLEAN 商品LC18，6mL，0.5g)裝填制得，固相萃取裝置是自組裝的。SPE柱填料與助濾劑(Celite?545)比例為1∶1.5，裝填量為0.25g。SPE柱的預處理：首先用正己烷沖洗，然后稱取要求質量的填料和Celite?545，混合均勻后裝柱。輕輕敲打柱管將填料填平、填實，裝填高度約為1cm。填料的頂端和底端分別裝有20 μm孔徑的聚乙烯篩板。SPE柱的出口端與真空泵相聯，進口端與聚四氟乙烯采樣管(大體積采樣器)密封聯接，采樣管的另一端浸入到樣品溶液中[1]。

1.5固相萃取實驗步驟

使用前將固相萃取柱用正己烷淋洗并活化4min；然后將一定體積含有被測化合物的樣品在柱子被抽真空前，以一定流速上樣，使其連續的通過萃取柱，棄去流出液；用10mL正己烷淋洗柱子，除去干擾雜質，棄去流出液；采用一定體積的丙酮和正己烷混合洗脫液洗脫目標化合物，收集洗脫液，并加入無水硫酸鈉脫水，濃縮淋洗液，用正己烷定容至2mL供GC-MS測定[1]。

2　結果與討論

2.1固相萃取條件優化

2.1.1活化時間的選擇

固相萃取柱活化的目的是建立一個合適的環境使分析物得以適當的保留同時去除填料中的雜質。如果浸潤時間不夠，柱子沒有形成穩定的保留環境，會影響分析物的充分保留，降低回收率。如果浸潤時間過長，則增加分析時間，降低工作效率。設計柱活化的時間分別2min、4min、6min、8min和10min，得到4種鄰苯二甲酸酯隨活化時間的變化，其響應值變化不大。這說明在本試驗設計的活化時間最小值已基本達到了活化效果。為保證活化充分，試驗中選擇4min作為活化時間，對目標物PAEs有效保留的同時提高了工作效率。

2.1.2洗脫液的選擇

洗脫液的選擇從樣品和溶劑性質、試劑的易得性等多方面考慮。本試驗討論正己烷和丙酮洗脫液不同混合比例的洗脫情況。按丙酮與正己烷的體積比分別為1∶3、1∶4、1∶9、1∶19配制洗脫液，實驗結果表明，隨著丙酮含量減少，洗脫液PAEs的洗脫強度也減小。含25%丙酮的洗脫液已可達到滿意結果，因此選擇正己烷與丙酮比例為1∶3作為本次試驗的洗脫液。

表1　不同洗脫液回收率(單位：%)

2.1.3柱穿透體積

固相萃取柱有負載范圍，超過其負載范圍，分析物將不再被保留。柱穿透體積表示柱負載能力的指標。在其負載范圍內均可有效保留分析物。分別取濃度為5.00mg/L的樣品過單根柱子，過柱體積在500mL時仍未發生穿透現象，本實驗實際樣品中分析物的濃度低于模擬樣品，過柱體積在500mL以下，所以目標物在本實驗涉及的濃度、體積范圍內可得到有效的保留。

2.2不同類型固相萃取柱的比較

固相萃取柱填料的選擇是影響固相萃取效果的重要因素。常見的固相萃取填料有C18、硅膠、石墨、碳納米管等。本實驗分別將C18和多壁碳納米管(MWNTs)作為SPE柱的填料進行考察。

將標準混合儲備液逐級稀釋成5個不同濃度(0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL、4.0μg/mL、8.0μg/mL)，分別進樣3次，計算峰面積的平均值，并以峰面積和對應的濃度進行線性回歸，得到的標準曲線方程和相關系數，并在信噪比(S/N)分別為10的條件下，分別計算4種PAEs增塑劑的定量檢出限(LOQ)，結果見表2。從表中可以看出，各PAEs化合物的最低檢出限在55μg/kg～90μg/kg之間，可以滿足實際檢測分析的需求。

為了驗證方法的準確性和可靠性，對樣品進行1μg/mL、2μg/mL、8μg/mL三個不同水品的標準添加回收實驗，每一水品平行試樣6次，計算平均回收率和精密度。

通過比較，在本實驗條件下，使用MWNTs作固定相對鄰苯二甲酸酯類化合物的萃取、富集效果均優于C18柱。因此，MWNTs是一種更適宜鄰苯二甲酸酯類化合物的固相萃取劑。

表2　C18柱回歸方程、線性關系、回收率和精密度

表3　MWNTs柱回歸方程、線性關系、回收率和精密度

續表3

組分回歸方程線性關系線性范圍/(g/mL)檢測限/(μg/kg),S/N=31μg/mL2μg/mL8μg/mL回收率/%RSD/%回收率/%RSD/%回收率/%RSD/%DBPY=1.37×106X-9.02×1040.99990.5～85599.751.7095.9111.4783.617.85DOPY=9.00×105X-1.15×1050.99990.5～89097.071.62103.3011.6394.446.86

4　結論

本實驗采用固相萃取法富集PAEs類化合物，比較了柱子填料類型、柱活化、進樣、清洗、洗脫收集各步驟的影響因素。實驗表明，采用多壁碳納米管，柱活化時間為4min、洗脫液為4mL的正己烷與丙酮混合溶劑時，檢出限在55μg/kg～90μg/kg之間，回收率為82.2%～103.3%，相對標準偏差為1.06%～7.85%，滿足國家標準的要求。該方法使用的有機溶劑少，二次污染小，重現性較好，富集倍率較高，操作簡單、快速，易于自動化，是一種理想的樣品前處理方法。

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MWNTs in the Determination of PAEs Compounds by Solid Phase Extraction

CHENG Bin

(Shanxi Academy of Product Quality Supervision and Inspection，Taiyuan 030012，Shanxi，China)

The subject of multi walled carbon nanotubes as solid phase extraction column packing，combined with GC-MS detection means，a sensitive and effective experimental method for the detection of PAEs compounds was established. And compared with the C18 column，the influence factors of column packing，activation，sampling，washing and elution were investigated，and the best column activation time was 4min，the elution liquid was 4mL，and the PAEs was MWNTs. The detection limit was between 55μg/kg～90μg/kg，the recovery rate was 82.2%～103.3%，the relative standard deviation was from 1.06% to 7.85%.

MWNTs，PAEs，solid phase extraction，GC-MS

山西省科技攻關項目(No.20100312038；No.20130313026-5)

成斌，碩士，高級工程師，主要從事質檢系統科技研發工作；E-mail：408621702@qq.com；Tel：13633454433

O 652.63