染料產(chǎn)品中24種偶氮染料組分的檢測及優(yōu)化研究

文/鄧琪錦 農(nóng)達鑫 陳秋葵 徐曉麗 冼浩昌 李應培 區(qū)麗華

偶氮染料因其色譜齊全、色光較好、牢度高而被廣泛應用于紡織品染色[1]。但部分偶氮染料對人體具有很大的危害，經(jīng)一系列反應后會產(chǎn)生致癌芳香胺，引起人體病變。因此，各國制定了相關標準來禁止該類偶氮染料的使用[2]。我國現(xiàn)行的標準GB 18401—2010《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術規(guī)范》中明確規(guī)定了禁用24種芳香胺類偶氮染料[3]。

但同時國家強制標準GB 19601—2013《染料產(chǎn)品中23種有害芳香胺的限量及測定》僅涉及23種可分解芳香胺的GC-MS定性及內(nèi)標法定量檢測，未涉及HPLC-DAD定量檢測方法。通常采用的GC-MS定量檢測準確性受干擾的影響較大，預處理的操作復雜性增加了試驗時間成本，內(nèi)標物的價格昂貴增加了檢測成本。此外，該標準的預處理方法對于水性溶液存在染料的溶解性差、萃取過程出現(xiàn)沉淀等現(xiàn)象，從而導致后續(xù)萃取效果較差，目標物的損失較大；再者，由于2,4-二氨基甲苯和2,4-二氨基苯甲醚的穩(wěn)定性較差，若使用該處理方法所得到的兩種物質(zhì)的回收率較低。另外，國內(nèi)外其他相關標準，如：國際標準ISO 14362-1:2017、國家推薦標準GB/T 17592—2011、行業(yè)標準SN/T 3786.1—2014均為紡織品中的偶氮染料檢測，未涉及偶氮染料產(chǎn)品的檢測。

本文利用配有二極管陣列的高效液相色譜儀對染料產(chǎn)品中的24種禁用偶氮染料進行定性和定量分析，通過一系列優(yōu)化試驗，探索出了最優(yōu)緩沖鹽萃取時間、萃取方式、連二亞硫酸鈉用量、氫氧化鈉用量以及色譜條件，為快速、準確檢測24種禁用偶氮染料提供了有益參考，降低了部分芳香胺的漏檢風險。

1 試驗部分

1.1 試劑、儀器與材料

試劑：甲醇（色譜醇），磷酸氫二鉀（色譜純），正己烷（色譜純），磷酸二氫鉀（色譜純），一水合檸檬酸（分析純），連二亞硫酸鈉（Na2S2O4>90%），叔丁基甲醚（分析純），氫氧化鈉（分析純），硅藻土柱，24種偶氮混合標準溶液。

儀器：Thermo Trace1300 ISQ 7000型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國，Thermo Fisher Scientific公司）；Agilent 1260型高效液相色譜儀，附有二極管陣列檢測器（美國，Agilent公司）；ME204E型電子天平，精確至0.1mg；H2OMA-UV-T型超純水機；AD-12型恒溫水浴振蕩機；超聲波清洗機；QT-1型渦旋混合器；具塞玻璃反應器；S210-K型臺式pH計。

試驗樣品：衣服染色劑（市售），工業(yè)染料（含聯(lián)苯胺）。

1.2 試驗方法

1.2.1 標準系列工作溶液的配制

分別移取16.5μL、33.5μL、100μL、200μL、334μL的24種偶氮混合標準溶液，用甲醇稀釋定容至1mL，混勻，得到濃度分別為5μg/mL、10μg/mL、30μg/mL、60μg/mL、100μg/mL的標準系列工作溶液。

1.2.2 還原裂解

準確稱取0.2g（精確至0.0001g）代表性試樣至60mL具塞玻璃反應器中，向反應器中加入12.0mL已預熱至70℃的0.06mol/L 檸檬酸鹽緩沖液（取12.526g一水合檸檬酸和6.320g氫氧化鈉溶于水中定容至1000mL，pH=6.0），蓋緊塞子，渦旋混合使試樣潤濕，將反應器置于已恒溫至70℃的水浴中超聲（頻率40kHz，功率200W）萃取10min，準確加入3.0mL的200mg/mL連二亞硫酸鈉水溶液，搖勻，在恒溫70℃的條件下反應30min后，取出反應器置于冰水浴中，使其2min內(nèi)冷卻至室溫。

1.2.3 萃取分離

在反應液中加入20%氫氧化鈉水溶液0.2mL，搖勻，將反應液全部轉(zhuǎn)移至硅藻土柱中，使其充分吸附15min，分別用20mL叔丁基甲醚兩次洗滌反應器，并將洗滌液全部轉(zhuǎn)移至硅藻土凈化柱中，然后再加入40mL叔丁基甲醚到凈化柱中，收集洗脫液到100mL圓底燒瓶中。將洗脫液置于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中（50±2）℃水浴濃縮至約1mL，殘留的叔丁基甲醚用緩慢的氮氣流吹干。加入1.0mL甲醇到圓底燒瓶中，快速振蕩使殘渣充分溶解，最后利用0.45μm PTFE微孔濾膜對溶液進行過濾，取濾液做分析測定。

1.2.4 HPLC-DAD的分析條件

色譜柱：Kromasil C18(5μm，250mm×4.6mm)；進樣量：2μL；流速：0.8mL/min～1.2mL/min；柱溫：30℃；檢測波長：240nm、280nm、305nm；流動相A：25mmoL/L磷酸二氫鉀+25mmoL/L磷酸氫二鉀；流動相B：100%甲醇；洗脫程序見表1。

表1 洗脫程序

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取條件的優(yōu)化

2.1.1 緩沖鹽萃取時間、萃取方式的選擇

平行稱取10份0.2g的染料樣品，將稱取的樣品平均分為A、B兩組，每組先加入10μg 24種偶氮混合標準物質(zhì)，還原裂解后，將A組反應器分別置于恒溫至70℃的水浴中反應，將B組反應器置于恒溫至70℃的水浴超聲中反應，后續(xù)處理步驟按1.2.2、1.2.3進行，經(jīng)HPLC-DAD定量檢測，結(jié)果如圖1與圖2所示。

圖1 萃取時間對禁用偶氮組分萃取效率的影響（70℃水浴靜置萃取）

圖2 萃取時間對禁用偶氮組分萃取效率的影響（70℃水浴超聲萃取）

整體來說，在相同時長下水浴超聲的萃取效率均高于水浴靜置；當超聲萃取時間為10min時，其萃取效率達90%，之后無顯著增長，故選擇在超聲頻率40kHz、功率200W的條件下萃取10min。

2.1.2 萃取溶劑的選擇

分別研究了叔丁基甲醚、乙醚對還原裂解后的溶液使用硅藻土液液萃取，之后按本方法進行處理，濾液進HPLC-DAD檢測。如圖3所示，測得偶氮總體結(jié)果經(jīng)叔丁基甲醚表現(xiàn)優(yōu)于乙醚，且叔丁基甲醚相對乙醚對環(huán)境更友好，故選擇叔丁基甲醚為有機萃取劑。

圖3 萃取溶劑對禁用偶氮組分萃取效率的影響

2.2 200 mg/mL連二亞硫酸鈉水溶液加入量的選擇

平行稱取6份0.2g的染料樣品，按1.2.2、1.2.3步驟進行預處理，其中加入200 mg/mL連二亞硫酸鈉溶液的體積依次為1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL，經(jīng)過HPLC-DAD檢測濾液。如圖4所示，發(fā)現(xiàn)偶氮總體結(jié)果隨連二亞硫酸鈉溶液用量的增大而增大，當加入量為3mL時達到峰值，之后略有下降，故選擇連二亞硫酸鈉溶液加入量為3.0mL。

圖4 200mg/mL連二亞硫酸鈉水溶液加入量對禁用偶氮組分萃取效率的影響

2.3 20%氫氧化鈉水溶液加入量的選擇

平行稱取6份0.2g的染料樣品，按1.2.2、1.2.3步驟處理，其中加入20%氫氧化鈉水溶液的體積依次為0mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1mL，經(jīng)過HPLC-DAD檢測濾液。如圖5所示，測得偶氮總體結(jié)果在加入0.2mL、20%氫氧化鈉水溶液時達到峰值，之后略有下降，故選擇20%氫氧化鈉水鈉溶液加入量0.2mL。

圖5 20%氫氧化鈉水溶液加入量對禁用偶氮組分萃取效率的影響

2.4 方法性能

2.4.1 方法線性范圍與檢出限

采用HPLC-DAD對24種偶氮混合標準儲備溶液進樣分析，考察各組分的線性（見表2）。從表2可知，24種組分在5μg/mL～100μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關系良好，線性相關系數(shù)均大于0.995。于陰性樣品中加入20μL 24種偶氮混合標準中間溶液（250μg/mL），按本試驗方法進行檢測，以3倍信噪比（S/N=3）與10倍信噪比（S/N=10）得出各化合物的檢出限MDL與定量限LOQ。

表2 禁用偶氮組分的相關系數(shù)、檢出限及定量限

2.4.2 回收率與精密度

以本方法確認過的陰性染料樣品為基質(zhì)，分別添加低、中、高三水平的偶氮混合標準物質(zhì)，按本方法進行測試，每個水平平行測定6次，回收率為80.0%～109.1%，見表3。

表3 陰性染料產(chǎn)品中偶氮組分的加標回收和RSD（n=6）

注：經(jīng)本方法檢測，鄰氨基偶氮甲苯（No.26）分解為鄰甲苯胺，5-硝基-鄰甲苯胺分解為2,4-二氨基甲苯（No.3）；4-氨基偶氮苯（No.24）會裂解為苯胺（No.4）或1,4-苯二胺（No.1）。

4 結(jié)論

本文研究建立了一種能檢測染料產(chǎn)品中禁用偶氮染料含量的分析技術，利用禁用偶氮染料的特性，通過液液萃取、硅藻土凈化柱凈化的方式，使目標物分離效果好，富集倍數(shù)優(yōu)，實現(xiàn)了單一萃取方法無法達到的富集倍數(shù)。結(jié)合了HPLC-DAD對染料產(chǎn)品進行分析，通過對萃取條件、色譜條件等的優(yōu)化，根據(jù)保留時間定性，外標峰面積法定量，提高了測定結(jié)果的準確度。該方法具有靈敏度高、線性好、重復性好等特點，能夠滿足企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量控制要求，滿足消費品的質(zhì)量安全監(jiān)督管理要求。