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            HPLC法测定纺织加工洗涤剂中的AP和APEO

            烷基苯酚聚氧乙烯醚(APEO)是非离子表面活性剂,具有性质稳定、耐酸碱等特点。其中,壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)是纺织行业最常用的洗涤剂和染整助剂。但是由于其毒性和其缓慢降解性(生物降解率仅为 0 ~9%),目前已出台限制或禁止其使用的指令和标准,例如REACH法规等对APEO的限量逐年严格。
            我国纺织服装出口额占全球出口总额的 1/4,出口服装被召回的大部分原因是有毒有害物质超标,其中包括APEO超标。中国是产量稀少、价格高昂的羊绒主要出口国,是世界约70%的羊绒产地。羊绒等在加工时,清洗是必要步骤,洗涤剂中残留APEO超标是导致其出口不合格的主要原因之一,一旦产品被降级或退货,损失巨大。
            目前的国内外文献和标准中APEO的检测集中在纺织品、皮革、羽毛等产品中,例如SN/T 1850.3 — 2010《纺织品中烷基苯酚类及烷基苯酚聚氧乙烯醚类的测定》、SN/T 3255 — 2012《水洗羽绒羽毛中烷基苯酚类及烷基苯酚聚氧乙烯醚类化合物的测定》和GB/T 23322 —2018《纺织品表面活性剂的测定烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚》等,尚未涉及到纺织加工洗涤剂中APEO的检测。本文提出的方法能够在进行动物纤维加工之前,对APEO主要来源的各种洗涤剂进行检测,从源头预防和切断APEO带入动物纤维中,为出口企业减少成本投入风险,为此类货品的出口提供技术保障;对于提高动物纤维及其制品的质量,保护环境和人体健康有重要意义。
             
            1 实验部分
            1.1 试剂与仪器
            甲醇、乙腈(色谱纯,迪马公司),Milli-Q超纯水,辛基苯酚(OP)标准品和壬基苯酚(NP)标准品(纯度均>95%,Dr. Ehrenstorfer GmbH),辛基苯酚聚氧乙烯醚(OPEO)标准品(优级纯,Sigma),壬基苯酚聚氧乙烯醚(NPEO)标准品(纯度≥95%,Sigma)。
            Agilent 1200 Series高效液相色谱仪(配自动进样器、四元梯度泵、柱温箱和荧光检测器,美国Agilent公司);Diamonsil C18(2)色谱柱(3.0 mm×150 mm,3 μm,迪马公司);Inertsil Ph-3色谱柱(3.0 mm×150 mm,3 μm,迪马公司);超声萃取仪(KQ-600DE,昆山舒美)和离心机(3-18K,Sigma)。
             
            1.2 方法
            1.2.1 标准溶液配制
            分别准确称量适量的 4 种AP和APEO的标准物质,用甲醇溶解后定容配制成 1 mg/mL标准储备液。再分别移取浓度为 1 mg/mL的AP和APEO 的标准储备溶液适量体积,用甲醇逐级稀释,配制成所需的各个浓度的标准工作溶液。
             
            1.2.2 样品处理
            称取经充分混匀过的洗涤剂样品1.0 g,精确至0.01 g,加入50 mL离心管中,向称重后的样品中直接加入10 mL甲醇,密封后振荡混匀,在(60±1)℃下超声萃取30 min,离心后转移上清萃取液至25 mL容量瓶,再加10 mL甲醇到离心管中并充分振荡洗涤,离心后再转移上清萃取液至容量瓶,用甲醇定容到25 mL。将样液稀释 4 倍后转移到样品瓶中供液相色谱测定使用。
             
            1.2.3 定量分析色谱条件
            色谱柱:Diamonsil C18(2),3.0 mm×150 mm,3 μm;流动相A:甲醇;流动相B:乙腈;流动相C:水。梯度洗脱(表 1),柱温35 ℃,流速0.50 mL/min。荧光检测的激发波长230 nm,发射波长296 nm;进样体积为10 μL。分析所得色谱如图 1 所示。
             
            1.2.4 阳性结果确认色谱条件
            在1.2.3中C18色谱柱检测方法中检出阳性结果的样品提取液和标准溶液用以下两种或其中一种液相色谱分离分析方法进行检出物质的保留时间比对的确认,检出物质的色谱峰与对应的标准溶液的色谱峰保留时间偏差在±2.5%之内可认定是同一种物质。
            在实际洗涤剂样品检测中未见到 4 种同时检出的情况,阳性样品确认按情况选择以下两种方法中的一种或者两种相结合。
             
            (1)C8色谱柱的确认条件
            色谱柱:Diamonsil C8(2),3.0 mm ×150 mm,3 μm;流动相A:甲醇;流动相B:乙腈;流动相C:水。梯度洗脱(表 2),柱温35 ℃,流速0.45 mL/min;荧光检测的激发波长230 nm,发射波长296 nm;进样体积为10 μL。分析所得色谱如图 2 所示。
             
            (2)苯基色谱柱的确认条件
            色谱柱:Inertsil Ph-3,3.0 mm ×150 mm,3 μm;流动相A:甲醇;流动相B:乙腈;流动相C:水。梯度洗脱(表 3),柱温35 ℃,流速0.50 mL/min,荧光检测的激发波长230 nm,发射波长296 nm;进样体积为10 μL。分析所得色谱如图 3 所示。
             
            2 结果与讨论
            分析方法建立前对目前常用洗涤剂进行收集,并全部进行有机试剂萃取实验。虽然洗涤剂分化学合成和植物提取两大类,但超声萃取离心后情况分为完全澄清、底部有微粒沉淀、底部少量絮状沉淀和底部多絮状沉淀,在之后条件优化时选取底部多絮状沉淀的洗涤剂进行。由于洗涤剂都为液体,故采用超声萃取提取。
             
            2.1 萃取条件的选择
            2.1.1 提取溶剂的选择
            选择水、乙醇、乙腈、甲醇等 4 种溶剂进行萃取实验,每个实验重复 3 次,萃取回收率结果如图 4 所示。一般来说,回收率越高,萃取效率就越高,通常80% ~120%都是可接受的较好的回收率范围。水的萃取效率较低,乙醇、乙腈和甲醇对于除NPEO外的 3 种物质萃取效率相差不大,而NPEO是最常检出物质,甲醇的萃取效率最高并且萃取后洗涤剂沉淀也较多,有利于之后色谱分析。故综合考虑采用甲醇为萃取溶剂。
             
            2.1.2 萃取时间和温度的选择
            综合考虑洗涤剂实际使用温度和时间以及实验条件的稳健性、高效性及安全性,温度考察40、50、60和70℃(n=3),时间考察10、20、30和40 min(n=3),优化结果如图 5 和图 6 所示。
             
            从实验结果可知,在60 ℃下萃取30 min时,各种物质的回收率最高,故以此为回收条件。因不同类型洗涤剂在萃取时形成沉淀的量有差异,为保证萃取完全,避免有絮状沉淀的洗涤剂中目标分析物的损失,采用萃取两次后合并两次萃取液再定容的提取方法。
             
            2.2 分析方法的优化
            2.2.1 分析方法的选择
            目前对于APEO的分析主要有液相色谱和液质联用,综合考虑以下 3 方面选择了荧光检测器作为分析检测器,采用液相色谱 — 荧光检测器为分析方法。(1)目标分析物的沸点适合用液相分析;(2)从方法的实验室普适性、实验成本、方法灵敏度(目前国际标准中APEO的结果表示方式为采用不同碳链各个物质加和结果),并且本次样品为洗涤剂,萃取液中含有大量表面活性剂,容易污染质谱离子源,因此采用光谱分析比质谱更合适;(3)分析目标物APEO和常见阳性干扰物(脂肪醇聚氧乙烯醚,n=7 和n=9)的特性,此干扰物在常用色谱柱中保留行为与目标物相似,质谱分析会是强大的干扰物,但由其结构特点决定了脂肪族有机化合物一般其荧光很弱或不发荧光。
             
            2.2.2 样品稀释倍数的选择
            首先尝试 1 g样品用10 mL甲醇萃取后液相色谱分析,发现洗涤剂基质会导致基线过高,以某代表性洗涤剂样品(命名为A)为例(图 7)。目标分析物的洗脱峰在3 ~ 8 min间出现,考虑到实际使用时洗涤剂/原料或成品的最大比例为30/1 000,即使洗涤剂全部残留,则其检出限可以高于原料或成品检出限的20倍,也能满足欧盟等对产品APEO检测的需求,因此确定液相色谱分析采用 1 g洗涤剂萃取液定容25 mL后稀释 4 倍,这样既能保证色谱分析准确,方法灵敏度也能满足检测需求。
             
            2.2.3 液相色谱分离条件的确定
            目前文献及标准中APEO的检测都采用等度洗脱的方法,但由于洗涤剂类型多样,如果只采用等度洗脱会有残存杂质影响下一个样品分析及污染色谱柱的风险,以 3个代表性洗涤剂样品(命名为B、C、D)为例(图 8),分别在其梯度洗脱中检测到各种杂且强的色谱峰,因此必须采用梯度洗脱完成洗涤剂的色谱分析。
             
            2.3 线性关系检测
            采用外标法定量,将OP、OPEO、NP和NPEO等 4种混合标准溶液稀释成不同浓度,在1.2.3的色谱条件下 建立标准曲线,从表 4 可以看出,4 种物质均在0.05 ~ 10 μg/mL的进样浓度与峰面积呈良好的线性关系。
             
            2.4 HPLC法的回收率和精密度
            选择一个经测定不含OP、OPEO、NP、NPEO的洗涤剂样品,在其中分别按照20、60和200 mg/kg等 3 个水平添加 4 种物质,依照确定的预处理和分析方法,进行HPLC法的回收率和精密度的实验,每组 6 个平行实验。从表 5 可以看出,4 种物质的回收率在87.80% ~113.50%,精密度范围(RSD)为1.83% ~ 5.08%。随着添加浓度的变大,相对标准偏差有下降的趋势。
             
            2.5 实际样品测定
            采用建立的方法对某代表性阳性洗涤剂样品进行 6次平行样测试,从表 6 可计算出,该样品中NPEO的含量平均值为1 051.5 mg/kg,RSD为4.94%。目前,该结果已通过 9 家实验室的实验验证,可行性高。
             
            3 结论
            本文通过优化预处理条件和色谱分析等条件建立了超声萃取提取洗涤剂中AP和APEO的方法,填补了相关检测方法的空白。该方法的灵敏度、线性范围、回收率、精密度等满足实际检测需求,并且该方法使用实验室常规仪器进行,易操作实现、重现性好,具有很好的实用性。

             

            2020-08-04 15:28

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