高效液相色譜法測(cè)定防銹紙中苯三唑和苯甲酸(鹽)的含量

包 寧,徐欣軼,閆宏飛,姜 銳,于建娟,趙禹霖

(1.沈陽(yáng)寶金金屬防護(hù)技術(shù)有限公司,沈陽(yáng) 110033;2.沈陽(yáng)防銹包裝材料有限責(zé)任公司,沈陽(yáng) 110033;3. 煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司,煙臺(tái) 264006;4.上汽通用東岳汽車有限公司,煙臺(tái) 264006)

防銹紙是一種能夠防止金屬材料發(fā)生銹蝕的功能防護(hù)用紙。防銹紙有接觸型防銹紙和氣相防銹紙兩種。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和使用得最多的防銹紙是氣相防銹紙,氣相防銹紙的核心成分為氣相緩蝕劑,由于單獨(dú)使用一種氣相緩蝕劑往往不能滿足氣相防銹紙的某種要求,因此氣相緩蝕劑一般采用多種聯(lián)用的方式來(lái)彌補(bǔ)這一不足[1-5],苯三唑、苯甲酸(鹽)是最常用的兩種緩蝕劑。苯三唑?qū)儆谟袡C(jī)雜環(huán)化合物,對(duì)銅、銀、鋼、鋅、錫等金屬均有緩蝕效果,復(fù)配使用時(shí)具有更高的緩蝕效率,尤其是對(duì)銅及其合金制品的緩蝕作用十分優(yōu)異[6-8]。苯甲酸(鹽)是一種廣泛應(yīng)用的黑色金屬緩蝕劑,尤其對(duì)于碳鋼,其是一種非氧化型的陽(yáng)極型緩蝕劑,具有較好的緩蝕性能[9-10]。

目前,對(duì)苯三唑以及苯甲酸單獨(dú)測(cè)定的報(bào)道較多[11-14],但關(guān)于防銹紙中苯三唑和苯甲酸(鹽)的檢測(cè)方法很少,只有一種分光光度法測(cè)定防銹紙中苯甲酸鈉的分析方法[15],未見(jiàn)對(duì)防銹紙中苯三唑和苯甲酸(鹽)同時(shí)進(jìn)行含量測(cè)定的方法。本工作采用高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定防銹紙中苯三唑和苯甲酸(鹽)的含量,該方法簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確,能為防銹紙中苯三唑、苯甲酸(鹽)的定量分析提供方法參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

LC-20AT型高效液相色譜儀,配SPD-M20A紫外可見(jiàn)全波長(zhǎng)檢測(cè)器、LabSolutions色譜工作站;AL204型電子天平;UPR-Ⅱ-10T型超純水儀;DZKW-S-6型電熱恒溫水浴鍋;0.45 μm濾膜。

混合對(duì)照品母液:稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)苯三唑?qū)φ掌贰?.4 g(精確至0.000 1 g)苯甲酸對(duì)照品,加入40 mL 60%(體積分?jǐn)?shù),下同)甲醇溶液超聲溶解,冷卻至室溫,用60%甲醇溶液定容至50 mL,搖勻。

混合對(duì)照品溶液:準(zhǔn)確移取混合對(duì)照品母液2 mL至50 mL容量瓶中,用60%甲醇溶液定容,搖勻。按上述方法配制兩份,分別記為混合對(duì)照品溶液1和混合對(duì)照品溶液2。

苯甲酸對(duì)照品的純度為99.5%;1,2,3-苯并三氮唑(即苯三唑)對(duì)照品的純度為98.0%;甲醇為色譜純;磷酸為分析純;試驗(yàn)用水為超純水。

防銹紙樣品由沈陽(yáng)防銹包裝材料有限責(zé)任公司提供。

1.2 儀器工作條件

Inertsil ODS-3色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流動(dòng)相 體積比55…45的甲醇-0.05%(體積分?jǐn)?shù),下同)磷酸溶液混合液;流量1.0 mL·min-1;光電二極管陣列檢測(cè)器(PDA),檢測(cè)波長(zhǎng)245 nm;柱溫 25 ℃;進(jìn)樣體積10 μL;苯三唑的保留時(shí)間約為5.2 min;苯甲酸的保留時(shí)間約為9.1 min。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

取防銹紙樣品100 mm×100 mm,使用干凈的剪刀將樣品剪成約10 mm×10 mm大小,置于250 mL具塞錐形瓶中,加入50 mL水,蓋上塞子,在(60±2)℃水浴中浸泡提取20 min后取出,冷卻至室溫,過(guò)濾。精密量取濾液2 mL至10 mL容量瓶中,用60%甲醇溶液定容,搖勻,經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾。按上述方法制備兩份,分別記為樣品溶液1和樣品溶液2。

1.3.2 測(cè)定

參照農(nóng)藥的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定,每次測(cè)定時(shí)均需要采用對(duì)照品進(jìn)行儀器校正,以避免因長(zhǎng)期測(cè)定導(dǎo)致的氘燈能量衰減、峰面積不穩(wěn)定的現(xiàn)象,待儀器基線穩(wěn)定后,在儀器工作條件下連續(xù)注入數(shù)針混合對(duì)照品溶液,計(jì)算各針的響應(yīng)值,待相鄰兩針的響應(yīng)值變化小于1.5%時(shí),按照混合對(duì)照品溶液1、樣品溶液1、樣品溶液1、混合對(duì)照品溶液1、混合對(duì)照品溶液2、樣品溶液2、樣品溶液2、混合對(duì)照品溶液2的順序進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 計(jì)算

計(jì)算測(cè)得的兩針樣品溶液以及前后兩針混合對(duì)照品溶液的峰面積的平均值。通過(guò)對(duì)照品中目標(biāo)物的峰面積和質(zhì)量、樣品中目標(biāo)物的峰面積來(lái)計(jì)算樣品中苯三唑和苯甲酸的含量(以g·m-2表示)。若防銹紙中是苯甲酸鹽,則其含量以苯甲酸計(jì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

混合對(duì)照品溶液的色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 混合對(duì)照品溶液的色譜圖

2.2 提取時(shí)間的選擇

固定其他條件不變,試驗(yàn)考察了不同提取時(shí)間(10,20,30,40,50 min)下苯三唑和苯甲酸的峰面積,每個(gè)提取時(shí)間下所得樣品溶液平行測(cè)定6次,并計(jì)算峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同提取時(shí)間下苯三唑和苯甲酸的峰面積(n=6)

由表1可知,提取時(shí)間為20 min時(shí),苯三唑和苯甲酸的峰面積最大,重復(fù)性較好。因此,試驗(yàn)選擇的提取時(shí)間為20 min。

2.3 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

試驗(yàn)采用PDA對(duì)苯三唑及苯甲酸在190～400 nm處進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描,其紫外吸收譜圖見(jiàn)圖2。

圖2 紫外吸收譜圖

結(jié)果表明:在較低波長(zhǎng)處(如200 nm附近),兩種化合物均具有較強(qiáng)的紫外吸收,但在較低波長(zhǎng)下對(duì)樣品分析,發(fā)現(xiàn)雜峰較大,干擾較多;除較低波長(zhǎng)處, 苯三唑的最大紫外吸收在255 nm處,苯甲酸的最大紫外吸收在227 nm處,而防銹紙樣品中苯甲酸的含量遠(yuǎn)大于苯三唑,227 nm處苯甲酸的峰面積過(guò)大,重現(xiàn)性差,255 nm處苯甲酸的峰面積又太小。綜合考慮,選擇245 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng),信號(hào)強(qiáng)度符合要求,雜峰較小,重復(fù)性好。

2.4 流動(dòng)相的選擇

試驗(yàn)考察了甲醇-水、乙腈-水、甲醇-磷酸鹽溶液、乙腈-磷酸鹽溶液、甲醇-磷酸溶液等流動(dòng)相體系對(duì)苯三唑和苯甲酸色譜分離效果的影響。結(jié)果表明:在甲醇-水、乙腈-水流動(dòng)相體系下,苯甲酸色譜峰的對(duì)稱性較差,如圖3(a)和圖3(b)所示;在乙腈-磷酸鹽溶液流動(dòng)相體系下,苯三唑色譜峰的對(duì)稱性較差,如圖3(c)所示;在甲醇-磷酸鹽溶液、甲醇-磷酸溶液流動(dòng)相體系下,苯三唑和苯甲酸的分離度和色譜峰對(duì)稱性均較好,但磷酸鹽溶液對(duì)色譜柱的損耗比磷酸溶液更大。因此,試驗(yàn)選擇甲醇-磷酸溶液為流動(dòng)相體系。通過(guò)不斷的優(yōu)化與調(diào)整流動(dòng)相的比例,綜合考慮保留時(shí)間、色譜峰的對(duì)稱性、分離度等,試驗(yàn)最終選擇體積比55…45 的甲醇-0.05%磷酸溶液混合液為流動(dòng)相,在此條件下,兩種目標(biāo)物均能得到良好的分離,且色譜峰對(duì)稱性好,保留時(shí)間適中。

圖3 不同流動(dòng)相體系下苯三唑和苯甲酸的分離效果

2.5 色譜柱的選擇

試驗(yàn)考察了InertSustain C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)、Inertsil ODS-3(250 mm×4.6 mm,5 μm)、Shim-pack VP-ODS(150 mm×4.6 mm,5 μm)、Inertsil CN-3(250 mm×4.6 mm,5 μm)同類型的色譜柱對(duì)苯三唑和苯甲酸色譜分離效果的影響。結(jié)果表明:采用Inertsil ODS-3色譜柱時(shí),苯三唑和苯甲酸的分離效果好,出峰時(shí)間在20 min以內(nèi),基線比較平穩(wěn);采用InertSustain C18和Shim-pack VP-ODS色譜柱時(shí),苯三唑和苯甲酸的分離效果差;采用Inertsil CN-3色譜柱時(shí),苯三唑和苯甲酸的色譜峰對(duì)稱性差、保留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此,試驗(yàn)最終選擇Inertsil ODS-3(250 mm×4.6 mm,5 μm)色譜柱進(jìn)行分離。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測(cè)定下限

分別精密吸取混合對(duì)照品母液0.1,0.3,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,6.0 mL至50 mL容量瓶中,用60%甲醇溶液定容,搖勻,取10 μL,按儀器工作條件測(cè)定,記錄色譜圖,以目標(biāo)物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。所得目標(biāo)物的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 線性參數(shù)、檢出限和測(cè)定下限

取混合對(duì)照品母液逐級(jí)稀釋后,按照儀器工作條件進(jìn)樣測(cè)定。以3倍信噪比(S/N)計(jì)算檢出限(3S/N),以10倍信噪比計(jì)算測(cè)定下限(10S/N),結(jié)果見(jiàn)表2。

2.7 精密度試驗(yàn)

取同一樣品溶液,連續(xù)3 d進(jìn)樣10 μL,按照試驗(yàn)方法每日進(jìn)樣時(shí)平行測(cè)定6次,計(jì)算苯三唑和苯甲酸峰面積的RSD,結(jié)果分別為0.52%和0.53%。

取同一批次防銹紙樣品共6份,按照試驗(yàn)方法每份樣品平行測(cè)定6次,通過(guò)對(duì)照品中目標(biāo)物的峰面積和質(zhì)量、樣品中目標(biāo)物的峰面積來(lái)計(jì)算樣品中苯三唑和苯甲酸的含量,并計(jì)算測(cè)定值的RSD。結(jié)果表明:苯三唑的測(cè)定值為1.539 g·m-2,測(cè)定值的RSD為0.57%;苯甲酸的測(cè)定值為7.388 g·m-2,測(cè)定值的RSD為0.78%。

2.8 回收試驗(yàn)

取同一批次防銹紙樣品,按試驗(yàn)方法制備。移取樣品溶液0.5 mL,加入0.1 mL混合對(duì)照品母液,制備3份;移取樣品溶液5 mL,分別加入混合對(duì)照品母液0.5,1.0,1.5,5.0 mL,各制備3份,共計(jì)15份,均定容至50 mL,按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定,計(jì)算苯三唑和苯甲酸的回收率,結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 回收試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知,苯三唑的回收率為95.4%～105%,苯甲酸的回收率為96.7%～103%,說(shuō)明方法的準(zhǔn)確度良好。

本工作選擇水浴加熱的提取方式,采用高效液相色譜法,以甲醇-磷酸溶液作為流動(dòng)相體系,在245 nm的波長(zhǎng)下對(duì)防銹紙中苯三唑和苯甲酸(鹽)進(jìn)行定量分析。方法操作簡(jiǎn)單、定量準(zhǔn)確,線性關(guān)系良好,有較好的精密度和準(zhǔn)確度,可為防銹紙中苯三唑和苯甲酸(鹽)含量的測(cè)定提供參考。