高效液相色譜法測定生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛的遷移量

肖 灣 顧鈺華 孫多志 周 呈

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 201114）

醛類化合物是一類含有醛基 (-CHO) 的有機化合物,作為一類重要的化工原料，廣泛應用于皮革、紡織、造紙等領域[1-3]，其中甲醛、乙二醛、戊二醛等醛類化合物均會對人體產生危害[4-6]。因此，國家紙制品標準GB/T 35613-2017《綠色產品評價—紙和紙制品》中規定生活用紙中甲醛含量須小于1.0mg/dm2，乙二醛含量須小于1.5mg/dm2[7]。2021年7月，歐洲化學品管理局（ECHA）將戊二醛列入第25批高度關注物質清單，以限制含有該類物質的物品投放市場[8]。戊二醛在造紙過程中可作為濕強劑使用[9]，故生活用紙中存在戊二醛的風險。

目前，檢測甲醛、乙二醛、戊二醛的方法有分光光度法[10]、高效液相色譜法[11]、液相色譜-串聯質譜法[12]等，其中分光光度法無法同時測定多種醛類物質，液相色譜-串聯質譜法設備昂貴，高效液相色譜法具有操作簡單，靈敏度高等優點，被廣泛應用。生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛含量檢測的方法有GB/T 34448-2017《生活用紙及紙制品 甲醛含量的測定》[13]、SN/T 4389-2015《 生活用紙中乙二醛含量的測定 分光光度法》[14]等、未有生活用紙中戊二醛含量的測定方法，也未有生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛同時測定的方法。本實驗以2，4-二硝基苯肼（2，4-DNPH）為衍生試劑，建立了一種高效液相色譜同時測定生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛 遷移量的方法，既可加強生活用紙的質量監管，又可為消費者使用到更加安全的生活用紙提供技術保障。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

Agilent 1260型高效液相色譜儀，安捷倫科技（中國）有限公司；SHA-C往復式水浴恒溫振蕩器，常州金南儀器制造有限公司；Millipore Milli-Q型超純水系統，密理博（上海）貿易有限公司；2，4-二硝基苯肼，分析純，國藥集團有限公司;乙腈，色譜純，國藥集團有限公司；37%鹽酸，分析純，國藥集團有限公司；甲醛，1000mg/L，生態環境部環境發展中心環境標準樣品研究所；乙二醛，40.5%，阿爾塔科技有限公司（采用GB/T 4389-2015中方法進行標定[14]）；戊二醛，64.7%，曼哈格生物科技有限公司（采用QB/T 4200-2011中方法進行標定[15]）。

衍生化試劑：在100mL棕色容量中加入0.05g 2,4-二硝基苯肼，然后加入60mL乙腈溶解，最后加入0.5mL鹽酸并使用乙腈定容至刻度，現配現用。

1.2 樣品前處理

將生活用紙樣品剪至5mm×5mm以下的碎片并混勻，準確稱取2.5g（精確至0.001g）于250mL錐形瓶中，加入100mL水，于40℃水浴中振蕩60min。

1.3 樣品衍生化

準確移取1mL萃取液于棕色反應瓶中，分別加入5mL乙腈、1mL衍生化試劑（2，4-二硝基苯腙），混勻后于40℃水浴中保溫60min，反應液過濾膜后上機測試。

1.4 儀器分析條件

色譜柱：Zorbax SB-C18，5μm，4.6mm×250mm；色譜柱溫度：30℃；流動相：A為乙腈，B為水；檢測波長：360nm；流速：0.8mL/min；進樣量：10μL。等度洗脫：乙腈-水體系（體積比75:25）。

2 結果與討論

2.1 檢測波長的選擇

采用二極管陣列檢測器，在波長200～500nm范圍內分別對25mg/L甲醛、乙二醛、戊二醛的衍生物進行掃描，所得光譜圖見圖1。甲醛衍生物在350nm附近有強吸收，乙二醛衍生物在440nm附近有強吸收，戊二醛衍生物在360nm附近有強吸收，為避免其他雜質的干擾與保證所有化合物均有較好檢測靈敏度，選擇檢測波長為360nm。

圖1 標液光譜圖

2.2 流動相的選擇

本實驗選用ZORBAX SB-C18（250mm×4.6mm×5.0μm）色譜柱，分別考察了甲醇-水、乙腈-水兩種流動及不同體積比的流動相對25mg/L甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物分離效果和響應值的影響。通過比較甲醇-水（體積比80:20）、乙腈-水（體積比80:20）兩種流動相條件下3種衍生物的分離效果和峰面積發現，乙腈-水體系下的3種衍生物的色譜峰分離度與響應值均優于甲醇-水體系。通過改變流動相（乙腈-水）的體積比(70%、75%、80%、85%、90%)來比較3種衍生物的分離效果和峰形發現，乙腈-水體系（體積比75:25）條件下，3種物質的色譜峰形尖銳對稱，分離效果較好，分析時間較短，其色譜圖見圖2。

圖2 甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物的色譜圖

2.3 衍生反應酸的選擇

參考了甲醛、乙二醛、戊二醛衍生反應相關的文獻[16，17]，選擇鹽酸、乙酸、磷酸、高氯酸為衍生反應的酸。在4個100mL棕色容量中各加入0.05g 2,4-二硝基苯肼，然后分別加入60mL乙腈溶解，最后分別加入0.5mL鹽酸、乙酸、磷酸、高氯酸并使用乙腈定容至刻度。在其他條件相同的情況下，使用以上4種不同酸配制的衍生試劑進行試驗。結果顯示，在使用乙酸配制的衍生試劑時，只生成了甲醛的衍生物，使用其他酸配制衍生試劑時，3種衍生物均能出峰，但使用鹽酸配制的衍生試劑時，甲醛、乙二醛、戊二醛衍生物的色譜峰響應值最高，雜峰最少，因此選擇鹽酸配制衍生試劑。

2.4 衍生反應試劑的用量

在5個棕色反應瓶中各加入1mL 甲醛、乙二醛、戊二醛的混合標準溶液(均為25mg /L)、5mL乙腈，最后分別加入0.1mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL衍生試劑，混勻后在40℃水浴中保溫60min。結果顯示，衍生試劑加入量為0.1mL與0.5mL時,乙二醛同時生成單腙與二腙衍生物[18]，導致乙二醛二腙衍生物的響應值降低，其中0.5mL衍生試劑加入量所得色譜圖見圖3。當衍生試劑加入量為1.0mL、1.5mL、2.0mL時，3種衍生物色譜峰響應值無變化，乙二醛單腙衍生物色譜峰消失，因此選擇衍生試劑加入量為1.0mL。

圖3 0.5mL衍生試劑所得色譜圖

2.5 衍生反應溶劑用量的選擇

由于乙腈對2，4-二硝基苯肼溶解性較好，因此選擇乙腈為衍生反應的溶劑。在5個棕色反應瓶中各加入1mL甲醛、乙二醛、戊二醛的混合標準溶液(均為25mg/L)，然后分別加入2mL、3mL、4mL、5mL、6mL乙腈，最后各加入1mL衍生試劑，混勻后在40℃水浴中保溫60min，3種衍生物所得色譜峰面積變化見圖4。結果顯示，乙腈加入量對甲醛衍生物峰面積的影響不大，當乙腈用量為2mL時，反應溶液中出現橙黃色絮狀物，同時乙二醛、戊二醛的衍生物色譜峰響應值極低，可能是衍生產物析出導致[19],當乙腈加入量為5mL時，甲醛、乙二醛、戊二醛的衍生物色譜峰峰面積趨于最大，為避免實驗過程中有析出產物，選擇乙腈體加入量為5mL。

圖4 不同溶劑用量對色譜峰面積的影響

2.6 衍生反應時間的選擇

在5個棕色反應瓶中各加入1mL甲醛、乙二醛、戊二醛的混合標準溶液(均為25mg/L)、5mL乙腈，最后分別加入1mL衍生試劑，混勻后在40℃水浴中保溫10min、20min、30min、40min、60min，3種衍生物所得色譜峰面積變化見圖5。結果顯示，甲醛、戊二醛的衍生物色譜峰面積在30min時均達到最大值，乙二醛的衍生物色譜峰面積在50min時達到最大值，為保證所有衍生產物充分，選擇反應時間為60min。同時對3種的衍生物的穩定性進行試驗表明，在12h以內各物質色譜峰面積無變化，均保持穩定狀態。

圖5 不同時間對色譜峰面積的影響

2.7 線性和檢出限

將甲醛、乙二醛、戊二醛標準溶液混合配制成5mg/L～25mg/L，然后按優化試驗的條件進行試驗測定。以質量濃度對應其色譜峰面積擬合曲線，取最低濃度的標準溶液平行測定10次，以3倍標準偏差為檢出限，所得結果見表1。甲醛、乙二醛、戊二醛在線性范圍內關系較好，相關系數均大于0.995，方法檢出限分別為0.01135mg/dm2、0.02462mg/dm2、0.04841mg/dm2。

表1 線性回歸方程、相關系數以及檢出限

2.8 回收率和重復性

選取空白樣品，分別進行了低（200mg·kg-1）、中（600mg·kg-1）、高（1000mg·kg-1）共3個濃度水平的回收率實驗,重復6次實驗,計算加標回收率和精密度,試驗結果見表2。在添加濃度范圍內,甲醛、乙二醛、戊二醛的平均回收率在90.6%～99.0%之間,相對標準偏差(RSD)為0.36%～2.88%,表明方法具有良好的回收率和精密度。

表2 方法的回收率和精密度

2.9 實際樣品檢測

采用上述的方法對20份市售生活用紙樣品進行測定，均為未檢出甲醛、乙二醛、戊二醛。

3 結論

建立了一種采用高效液相色譜同時測定生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛的方法，該方法操作簡單、準確度高、重復性好，分析效率高，可用于生活用紙中甲醛、乙二醛、戊二醛的測定。