毛細管電泳法快速定量檢測連多硫酸鹽

李國防,凌翠霞,劉瑛,張富強

(1.商丘師范學院 化學化工學院 河南 商丘 476000；2.山西師范大學 化學與材料科學學院,山西 臨汾 041004)

毛細管電泳法快速定量檢測連多硫酸鹽

李國防1,凌翠霞1,劉瑛1,張富強2

(1.商丘師范學院 化學化工學院 河南 商丘 476000；2.山西師范大學 化學與材料科學學院,山西 臨汾 041004)

連多硫酸鹽；毛細管電泳；快速檢測

因連多硫酸及其鹽在化學工程、環境監測和某些微生物的新陳代謝中具有重要作用，對連多硫酸鹽的研究又呈現復蘇趨勢[1].由于高純度連多硫酸鹽的合成和快速定量檢測是推進相關領域研究的基礎，在我們已經找到了簡便合成高純度連多硫酸鹽新工藝的前提下[2,3]，探討快速定量檢測連多硫酸鹽的合適方法是促進連多硫酸鹽相關研究的重要工作之一.

化學滴定法是測定連多硫酸鹽最原始的方法，但滴定法存在操作步驟多和由于誤差傳遞測定結果準確度不高的弊端，而且該分析方法也不適合于痕量分析[1].相比而言，某些色譜技術如離子色譜[4-6]、高效液相色譜[7-10]和毛細管電泳[11-14]可以快速測定低含量的連多硫酸鹽混合物.三類色譜分析法中，高效液相色譜需使用含乙腈的強極性流動相，因此，操作時需做好毒性防護.離子色譜測定的離子種類有一定局限性.毛細管電泳法使用無機鹽緩沖溶液做電泳運行液，操作安全而且分析速度快.但用于定量分析時，必須嚴格控制操作條件才能獲得好的重現性[11-14].而且，我們發現，利用毛細管電泳法測定連多硫酸鹽的文獻工藝存在基線不穩和峰型不好的缺陷[12].因此，有必要對現行毛細管電泳法測定連多硫酸鹽的檢測條件進行改進.鑒于自制連多硫酸鉀的工藝，連多硫酸鹽含微量的氯離子和硫酸根雜質[2,3]，因此，實驗也探索了CE法簡便測定氯離子和硫酸根的條件.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

毛細管電泳儀Beckman Coulter P/ACE MDQ(美國貝克曼庫爾特商貿有限公司)，光電二極管陣列檢測器(Photo Diode Array Detector，PDA)，檢測波長195 nm、214 nm和254 nm，32 Karat數據處理工作站.聚酰亞胺涂層熔融硅毛細管(河北永年銳灃光導纖維廠)長57.5 cm(有效長度為50 cm)，內外徑分別為75 μm i.d.和375 μm o.d..實驗所用試劑除二氯化硫和二氯化二硫由淄博大榮精細化工有限公司提供，五水硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、三氯化鐵、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、硝酸鉀、氫氧化鉀、氯化鈉、硫酸鉀、磷酸、四氯化碳、鹽酸、硫酸、甲醇和乙醇均為市售分析純，用前未經進一步處理.溶液配制均采用Millpore MilliQ超純水系統所制超純水(≥ 18.2 MΩ·cm).

1.2 實驗用料連多硫酸鉀的合成

實驗所用連三、連四、連五和連六硫酸鉀按先前報道的工藝制備[2,3].

1.3 氯離子、硫酸根和連多硫酸根的毛細管電泳法測定

2 結果與討論

2.1 CE法測定連多硫酸鹽的緩沖溶液

圖1 K2S3O6、K2S4O6 和K2S5O6在不同緩沖體系下的電泳譜圖Fig.1 Electropherograms of K2S3O6, K2S4O6 and K2S5O6 under different buffer

圖2 0.6 mM K2S6O6的電泳譜圖Fig.2 Electropherograms of 0.6 mM K2S6O6

為了確立最佳的分析條件，我們對連多硫酸鹽分析的CE色譜條件進行了較為系統的研究.為了便于比較選擇條件的優劣，每次測定試樣前，毛細管柱均先活化處理.由于磷酸鹽與石英管壁的平衡需要很長的時間，會出現分離的時間進程，因此，沖洗干凈的毛細管先用磷酸鹽緩沖溶液沖洗60 min并浸泡過夜后再用.通過實驗我們發現，單獨使用10 mM KH2PO4的電解液，譜圖基線較5 mM KH2PO4-5 mM (NH4)2SO4電解液的體系平穩，但峰面積與藥劑濃度的關聯性差.使用10 mM K2HPO4-10 mM KH2PO4緩沖溶液，基線平穩，而且峰面積與藥劑濃度在適宜的范圍內呈線形關系，但以上兩種電泳條件下的樣品出峰時間均逐漸后延.樣品出峰時間逐漸后延的原因與緩沖溶液的pH值有關，由于毛細管表面硅羥基的PKa約為2.2[11-14]，當緩沖溶液的pH值大于此值時，毛細管壁與磷酸鹽作用強而且形成平衡的時間長，易造成出峰時間不穩.因此，為了穩定出峰時間，必需消除毛細管管壁硅羥基的影響.由于連多硫酸鹽在酸性介質下的化學性質穩定[15,16]，而且連多硫酸鹽是強電解質，在水中存在的離子形式可以在較寬的pH值范圍內保持不變，所以，我們重點探索了使用pH值為2.12的KH2PO4-H3PO4緩沖溶液測定連多硫酸鹽的CE條件.

圖2是0.6 mM K2S6O6在使用10 mM KH2PO4-10 mM H3PO4電泳液的CE譜圖.圖1和圖2說明，使用10 mM KH2PO4-10 mM H3PO4電泳液，譜圖基線平穩，出峰時間穩定.在分離電壓-30 kV時，電流約55 μA，所有連多硫酸根2～3 min出峰；分離電壓-20 kV時，電流約37 μA, 3～4 min出峰.如果降低電解質溶液一半的濃度，在分離電壓-30 kV時，電流約55 μA，2～3 min出峰；分離電壓-20 kV，電流約23.5 μA，3～4 min出峰.研究發現KH2PO4-H3PO4緩沖體系下的所有譜圖的基線均平穩，而且出峰時間穩定.使用低濃度的KH2PO4-H3PO4緩沖體系，雖然檢測靈敏度高，但峰型變差，影響定量分析.考慮到快速定量分析連多硫酸鹽的實驗目的，使用10 mMKH2PO4-10 mMH3PO4緩沖溶液做電泳液是合適的.

2.2 CE法測定連多硫酸根、氯離子和硫酸根的線性范圍和檢出限

圖3 K2S6O6(左上)、K2S5O6(右上)、K2S4O6(左下)和K2S3O6(右下)的濃度標準曲線Fig.3 Standard concentration-absorbency curve of potassium polythionates.K2S6O6(upper left figure)， K2S5O6(upper right figure)，K2S4O6(lower left figure)and K2S3O6 (lower right figure)

表和 Cl-的濃度線形范圍和檢出限

圖4 氯離子(左)和硫酸根(右)的濃度標準曲線Fig.4 Standard concentration-absorbency curve of chloride ion (light figure) and sulfate radical (right figure), respectively

3 結 論

[1]李國防, 張富強.連多硫酸鹽的合成、檢測與應用[J].商丘師范學院學報, 2016, 32(3):33-39.

[2]Li G, Zhao Y, Li P, Zhang F, et al.Antibacterial activities of polythionates enhanced by carbonates[J].Med.Chem.Commun., 2015(6):1643-1648.

[3]Li G, Xia Y, Zhao Y, Li P,et al.Solid-Liquid Reaction Synthesis of High-Purity Potassium Hexathionate and Its Antibacterial Properties[J].Aust.J.Chem., 2016, 69:267-272.

[4]Miura Y, Saitoh A, Koh T.Determination of sulfur oxyanions by ion chromatography on a silica ODS column with tetrapropylammonium salt as an ionpairing reagent[J].J.Chromatog.A, 1997, 770:157-164.

[5]O’Reilly J W, Shaw M J, Dicinoski G W, Grosse A C,et al.Separation of polythionates and the gold thiosulfate complex in gold thiosulfate leach solutions by ion-interaction chromatography[J].Analyst, 2002, 127:906-911.

[6]Miura Y, Kawaoi A.Determination of thiosulfate, thiocyanat and polythionates in a mixture by ion-pair chromatography with ultraviolet absorbance detection[J].J.Chromatog.A, 2000, 884:81-87.

[7]Zou H, Jia Z, Zhang Y, Lu P.Separation of aqueous polythionates by reversed-phase ion-pair liquid chromatography with suppressor-conductivity detection[J].Anal.Chim.Acta, 1993, 284:59-65.

[9]Wolkoff A W, Larose R H.Separation and Detection of Low Concentrations of Polythionates by High Speed Anion Exchange Liquid Chromatography[J].Anal.Chem., 1975, 47:1003-1008.

[10]Takano B, McKibben M A, Barnes H L.Liquid Chromatographic Separation and Polarographic Determination of Aqueous Polythionates and Thiosulfate[J].Anal.Chem., 1984, 56:1594-1600.

[11]óReilly J W, Dicinoski G W, Miura Y, Haddad P R.Separation of thiosulfate and the polythionates in gold thiosulfate leach solutions by capillary electrophoresis[J].Electrophoresis, 2003, 24:2228-2234.

[12]Padarauskas A, Paliulionyte V, Ragauskas R, Dikcius A.Capillary electrophoretic determination of thiosulfate and its oxidation products[J].J.Chromatog.A, 2000, 879:235-243.

[13]OReilly J W, Dicinoski G W, Shaw M J, Haddad P R.Chromatographic and electrophoretic separation of inorganic sulfur and sulfur-oxygen species[J].Anal.Chim.Acta., 2001, 432:165-192.

[14]Timerbaev A R.Inorganic biological analysis by capillary electrophoresis[J].Analyst, 2001, 126:964-981.

[15]Pan C, Liu Y, Horva?th A K, Wang Z, et al.Kinetics and Mechanism of the Alkaline Decomposition of Hexathionate Ion[J].J.Phys.Chem.A, 2013, 117:2924-2931.

[16]Pan C, Wang W, Horváth A K, Xie J,et al.Kinetics and Mechanism of Alkaline Decomposition of the Pentathionate Ion by the Simultaneous Tracking of Different Sulfur Species by High-Performance Liquid Chromatography[J].Inorg.Chem., 2011, 50:9670-9677.

[責任編輯：徐明忠]

Rapid quantitative determination of polythionates by capillary electrophoresis

LI Guofang1, LING Cuixia1, LIU Ying1, ZHANG Fuqiang2

(1.School of Chemical & Engineering, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000,China； 2.School of Chemistry and Material Science,Shanxi Normal University, Linfen 041004,China)

polythionates; capillary electrophoresis; rapid detection

2016-10-21

國家自然科學基金資助項目(21271125)

李國防(1970—)，男，河南睢縣人，商丘師范學院副教授，博士,主要從事抗菌材料制備與應用的研究.

O657.8

A

1672-3600(2017)06-0032-05