硫包衣尿素中硫含量的高效液相色譜法分析

馬莉莉，朱露萍，何 蓉，謝 恒

(1.云南省農(nóng)藥檢定所，云南 昆明 650034； 2.云南省化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，云南 昆明 650228)

硫包衣尿素是由硫磺包裹顆粒尿素制成的一種包衣類緩釋肥料，可實(shí)現(xiàn)對(duì)尿素中氮的緩慢釋放，以供植物持續(xù)吸收利用。GB/T 29401-2020《硫包衣尿素》中根據(jù)硫的溶解特性，依次用水溶出水溶物，再用硫飽和的丙酮溶液溶出丙酮溶物，最后用二硫化碳溶解出全部的硫，通過減量法計(jì)算出硫含量[1]。該方法耗時(shí)較長(zhǎng)，且二硫化碳極易揮發(fā),對(duì)人體傷害大。采用高效液相色譜法測(cè)定農(nóng)藥、中藥中硫含量均有報(bào)道[2-3]，但硫包衣尿素等肥料產(chǎn)品中硫含量的檢測(cè)罕見報(bào)道。本文在前人的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，建立了采用液相色譜法進(jìn)行硫包衣尿素中硫含量分析的檢測(cè)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和溶液

硫標(biāo)樣：已知含量，純度99.0%(由北京勤誠(chéng)亦信科技開發(fā)有限公司提供)；甲醇：色譜純，Merck；水：去離子水；四氫呋喃：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；N,N-二甲基甲酰胺：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器

液相色譜儀：Agilent LC 1260 II高效液相色譜儀，配備紫外可變波長(zhǎng)檢測(cè)器(VWD)；色譜柱：ZORBAX SB-C18，250 mm×4.6 mm(i.d.),不銹鋼柱；過濾器：濾膜孔徑約為 0.45 μm；定量進(jìn)樣管：5 μL；超聲波清洗器；電子天平：十萬分之一(Sartorius)、萬分之一(METTLER TOLEDO)。

1.3 色譜條件

流動(dòng)相：甲醇，經(jīng) 0.45 μm 濾膜過濾并進(jìn)行脫氣；流速：1.0 mL/min；柱溫：25 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：264 nm；進(jìn)樣體積：5 μL；保留時(shí)間：硫約 6.0 min。

上述操作參數(shù)是典型的，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具體情況作適當(dāng)調(diào)整以獲得最佳的分離效果。典型的標(biāo)樣和硫包衣尿素樣品中硫的液相色譜圖見圖1、圖2。

1.4 測(cè)試步驟

1.4.1 標(biāo)樣儲(chǔ)備溶液的配制

稱取約 0.05 g(精確至 0.00001 g)硫標(biāo)準(zhǔn)品，置于 50 mL 容量瓶中，加入 5 mL N,N-二甲基甲酰胺，再加入四氫呋喃稀釋至刻度。超聲溶解 10 min，取出后冷卻至室溫，搖勻，以此溶液作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，備用。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

以標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液作為基礎(chǔ)液，采用逐級(jí)稀釋法配制濃度依次為 1000 μg/mL、500 μg/mL、250 μg/mL、125 μg/mL、62.5 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

圖2 典型的硫包衣尿素中硫的液相色譜圖

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

待儀器預(yù)熱、基線穩(wěn)定后，在1.3所述色譜操作條件下，按照硫濃度由低到高的順序依次將1.4.2硫標(biāo)準(zhǔn)工作溶液注入液相色譜中，進(jìn)樣量位 5 μL，記錄峰面積。以色譜峰面積為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的硫的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

1.4.4 試樣溶液的配制

取稱0.5～1 g(精確至 0.0001 g)硫包衣尿素試樣于 50 mL 容量瓶中，加入 5 mL N,N-二甲基甲酰胺，再加入四氫呋喃稀釋至刻度，超聲溶解 5 min，冷卻至室溫并搖勻，過濾后待用。

1.4.5 試樣溶液的測(cè)定

取 1.5 mL 待測(cè)液，按照1.3所述色譜條件進(jìn)行檢測(cè)，記錄色譜峰面積，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到硫包衣尿素試樣中硫的質(zhì)量濃度ρ。

1.5 計(jì)算

硫包衣尿素產(chǎn)品中硫含量w，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，結(jié)果用%表示，按式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：

X為試樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；ρ為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到的硫的質(zhì)量濃度，μg/mL；m為試樣的質(zhì)量，g。

兩次平行測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值應(yīng)不大于0.3%。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件選擇

2.1.1 提取溶劑的選擇

硫微溶于醇、醚，易溶于二硫化碳，不溶于水。通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)乙醇、甲醇僅能使硫部分溶解，四氫呋喃作為萃取時(shí)的常用溶劑能夠使硫完全溶解，且該溶劑能與水、醇、醚等多種有機(jī)溶劑相互混溶，因此采用四氫呋喃作為提取溶劑。

2.1.2 色譜柱的選擇

為了獲得最佳的色譜條件，分別選用ZORBAX SB-C18[250 mm×4.6 mm(i.d.)、150 mm×4.6 mm(i.d.)]及ZORBAX Eclipse Plus C18[250 mm×4.6 mm(i.d.)]等色譜柱進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)ZORBAX Eclipse Plus C18[250 mm×4.6 mm(i.d.)]保留時(shí)間較長(zhǎng)，ZORBAX SB-C18[150 mm×4.6 mm(i.d.)]上硫分離效果均不理想， 采用ZORBAX SB-C18[250 mm×4.6 mm(i.d.)]色譜柱進(jìn)行分析，能夠基線分離、峰形良好且保留時(shí)間適中。

2.1.3 流動(dòng)相的選擇

在色譜分析過程中，既要保證其他組份不會(huì)對(duì)硫的測(cè)定產(chǎn)生干擾，能夠完全分離，同時(shí)應(yīng)盡可能縮短檢測(cè)時(shí)間。本文分別以甲醇體系、甲醇和水體系對(duì)樣品中硫進(jìn)行分離，其中甲醇和水(體積比90∶10)為流動(dòng)相時(shí)，保留時(shí)間15～20 min，以甲醇為流動(dòng)相，保留時(shí)間5～10 min。以甲醇作為流動(dòng)相，峰形良好且保留時(shí)間適中，故選擇甲醇作為流動(dòng)相。

2.1.4 吸收波長(zhǎng)的選擇

分別對(duì)空白溶劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液在200～400 nm 波長(zhǎng)范圍進(jìn)行掃描，通過試驗(yàn)，空白溶劑在 264 nm 處吸收較小，而硫在 264 nm 處有較大吸收，該波長(zhǎng)下既能夠保證硫有足夠大的色譜響應(yīng)，同時(shí)，試樣雜質(zhì)及試劑響應(yīng)較小，因此選擇在 264 nm 處進(jìn)行定量分析。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取硫標(biāo)樣 0.05012 g，置于 50 mL 容量瓶中，用四氫呋喃溶解后作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。按1.4.2分別配制不同濃度的的硫標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。在1.3典型的色譜操作條件下對(duì)硫進(jìn)行分析檢測(cè)，以色譜峰面積作為縱坐標(biāo)，硫的質(zhì)量濃度作為橫坐標(biāo)，得到硫線性關(guān)系為y=5.9191x-14.5429，其線性相關(guān)系數(shù)為0.9999。

2.3 精密度的測(cè)定

對(duì)同一硫包衣尿素試樣，按1.4中的測(cè)試步驟，在1.3所述的色譜條件下平行測(cè)定硫含量7次，硫標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.11%，變異系數(shù)為0.46%(見表1)。

表1 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 準(zhǔn)確度的測(cè)定

檢測(cè)方法的準(zhǔn)確度通常般采用加標(biāo)回收率進(jìn)行評(píng)價(jià)。在已知硫含量的硫包衣尿素樣品中分別加入不同質(zhì)量的硫標(biāo)準(zhǔn)品，同樣，按1.3所述色譜條件及1.4中的測(cè)試步驟進(jìn)行檢測(cè)，得到硫的回收率在97.2% ～102.4 %，平均回收率為99.5%(見表2)，說明該方法準(zhǔn)確度較好。

表2 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 不同測(cè)定方法結(jié)果比較

分別采用液相色譜法和GB/T 29401-2020《硫包衣尿素》中方法進(jìn)行硫包衣尿素中硫含量的測(cè)定，檢測(cè)結(jié)果見表3?？梢钥闯觯瑑煞N方法檢測(cè)結(jié)果一致，可以作為硫包衣尿素中硫含量的檢測(cè)方法。

表3 兩種方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

3 結(jié)論

綜上所述，本文采用ZORBAX SB-C18[250 mm×4.6 mm(i.d.)]不銹鋼色譜柱，以甲醇為流動(dòng)相，在 264 nm 紫外吸收處對(duì)硫包衣尿素中硫進(jìn)行測(cè)定，精密度好，準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)便。同時(shí)，通過與GB/T 29401-2020《硫包衣尿素》中方法進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果無顯著性差異，極大提高了分析檢測(cè)效率，且不使用二硫化碳等毒性較大有機(jī)溶劑，是一種理想的測(cè)定硫包衣尿素中硫的分析方法。