無自身標準樣品GC-FID法測定標準物質中有機雜質含量＊

賈林，胡嵐，王婧娜，楊彩寧，嚴蕊，王景榮

（西安近代化學研究所，西安 710065）

無自身標準樣品GC-FID法測定標準物質中有機雜質含量＊

賈林，胡嵐，王婧娜，楊彩寧，嚴蕊，王景榮

（西安近代化學研究所，西安 710065）

建立了一種標準物質中有機雜質的無自身標準樣品準確定值的GC-FID方法。以與待測有機雜質結構相似的物質作為參考物質校準GC-FID響應信號，采用有效碳數(shù)法計算待測雜質的質量響應值Si，檢測出樣品中該有機雜質的準確含量。以癸二酸二正丁酯純度標準物質為例，用該法對其中有機雜質總量進行定值，定值結果為0.29%，U=0.07%（k=2）。定值不確定度主要來源于Si和檢測重復性。

有機雜質；定值；有效碳數(shù)法；不確定度

一級有機純度標準物質采用雜質扣除法定值時，有機雜質的定值是其中的關鍵技術。有機雜質種類多，可用色譜法進行定量。為保證檢測數(shù)據(jù)能夠溯源，先用該物質的標準樣品得到在色譜檢測器上的質量響應值Si，求出儀器響應信號與目標物質量之間的關系，然后再根據(jù)試樣中該目標物響應信號的大小計算出其含量［1-3］。很多有機雜質往往沒有市售的標準物質、試劑甚至工業(yè)品作為標準樣品，分別合成或用制備色譜制備則成本較高。

氣相色譜儀廣泛應用的氫火焰離子化檢測器（FID）對多數(shù)有機物有靈敏信號，可以用有機物中有效碳的含量來計算其應答值［4-6］。根據(jù)有效碳數(shù)法原理可以在無自身標準樣品的情況下推算出目標物質的Si而進行定值［7-8］，但尚無人將該法應用于純度標準物質的定值中，更沒有人對檢測數(shù)據(jù)進行不確定度評價。筆者以自制的癸二酸二正丁酯（DBS）純度標準物質為例，用GC-FID法檢測其中的有機雜質，并對測定結果進行不確定度評定。

自制DBS純度標準物質中有機雜質經(jīng)GC-MS檢測，并結合工藝過程，確定是與主體物質碳數(shù)相近的同系物、主體物質的同分異構體及空間異構體，按保留時間排列分別為癸二酸乙酯丁酯、壬二酸二丁酯、癸二酸丙酯丁酯、DBS主體物質的空間異構體、癸二酸丁酯戊酯、十一碳二酸二丁酯、十二碳二酸二丁酯，DBS的總離子流圖如圖1。

圖1 GC-MS檢測DBS的總離子流圖

DBS中的有機雜質均無市售標準樣品。用與目標雜質結構相似的碳十四酸甲酯配制參考溶液，在GC-FID上檢測出Ss，根據(jù)有效碳數(shù)法推算出各雜質的Si，可對試樣中的各雜質進行準確定值。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：3420 GC型，配有BF-2002色譜工作站，北京瑞利分析儀器公司；

碳十四酸甲酯純度標準物質(TAE)：純度為(99.5±0.5)%（k=2）；

碳十二酸甲酯純度標準物質(DAE)：純度為(98.5±0.5)%（k=2）；

碳二十酸甲酯純度標準物質(EAE)：純度為(99.9±0.5)%（k=2）；

DBS自制純度標準物質；

苯二甲酸二壬酯(DNP)：氣相色譜用固定液；

乙酸乙酯、苯二甲酸二甲酯(DMP)、苯二甲酸二乙酯(DEP)、苯二甲酸二丁酯(DBP)、苯二甲酸二辛酯(DOP)：分析純。

1.2 儀器工作條件

色譜柱：Agilent DB-1型（30 m×0.53 mm，1.00 μm）；柱溫：起始為200℃，以5℃/min升溫至280℃恒溫；汽化溫度和FID溫度均為290℃；進樣量：1 μL。

參考溶液的配制：準確稱取十四酸甲酯純度標準物質13.04 mg于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容。

試樣溶液的配制：準確稱取自制DBS標準物質約6 000.00 mg于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容。同法平行配制8份試樣溶液。

1.3 計算公式

檢測參考溶液，根據(jù)式(1)求出參考物質的質量響應值Ss，根據(jù)式(2)計算待測雜質的質量響應值Si。檢測試樣溶液，根據(jù)式(3)計算待測雜質的含量。

式中：Ss——參考物質十四酸甲酯的質量響應值，mg-1；

As——參考溶液中十四酸甲酯的色譜峰面積；

ρ——十四酸甲酯的純度，%；

ms——參考溶液中十四酸甲酯的稱樣量，mg；

Si——計算出的待測雜質i的質量響應值，mg-1；

Ci——待測雜質i的有效碳數(shù)；Cs——十四酸甲酯的有效碳數(shù)；

Ms——十四酸甲酯的摩爾質量，g/mol；

Mi——待測雜質i的摩爾質量，g/mol；

wi——待測雜質i的含量，%；

Ai——試樣溶液中待測雜質i的色譜峰面積；m——試樣稱樣量，mg。

1.4 檢測結果

用GC-FID法對DBS中的7種有機雜質定量，共檢測8個平行樣，按含量從高到低排列，測定數(shù)據(jù)見表1，DBS試樣溶液色譜圖見圖2。

表1 DBS中有機雜質含量檢測結果（n=8）

圖2 DBS試樣溶液色譜圖

2 定值結果的不確定度評定

DBS中7種有機雜質檢測結果的不確定度評定過程相同，現(xiàn)以含量最高的雜質十二碳二酸二丁酯為例進行評定，數(shù)學模型為式(3)。

2.1 不確定度分量及其計算

2.1.1 測量重復性引入的標準不確定度u(rep)

測量重復性主要包括質量稱量、試樣定容、色譜進樣體積、色譜峰積分面積的重復性，通過8次重復實驗，得到十二碳二酸二丁酯測定結果的相對標準偏差為1.8%，此數(shù)值可直接作為相對標準不確定度［9］，因此測量重復性引入的相對標準不確定度為urel(rep)=0.018。

2.1.2 樣品稱量引入的標準不確定度u(m)

天平稱量引入的不確定度主要來源于重復性、稱量誤差。在2.1.1中評定測量重復性時已包含質量稱量的重復性。本實驗采用感量為0.02 mg的天平，按矩形分布考慮，包含因子，則由天平稱量引起的標準不確定度為0.02/k=0.012 mg。

分別用增量法稱量參考物質和試樣，各為兩次獨立的稱量，則標準不確定度u(m)=。稱量相對標準不確定度分別為u(m)/6 000.00=0.000 003和u(m)/13.04=0.0013，兩個不確定度分量互不相關，故。

2.1.3 Si計算值與真實值的偏差引入的標準不確定度u(Si)

根據(jù)參考物質的Ss按有效碳數(shù)理論推算待測物的質量響應值Si，故需評定Si計算值與真實值之間的偏差引入的不確定度。通過查閱資料和實際檢測兩種方式獲取數(shù)據(jù)進行評定。苯甲酸甲酯、苯二甲酸二甲酯在FID上Si計算值與真實值之間相對偏差的絕對值分別為6.25%，6.38%［10］。挑選與待測雜質結構、相對分子質量相近的8種有機酯，以十四酸甲酯為參考物質，按有效碳數(shù)法計算出8種有機酯的質量響應值［10］，以實測值為真值計算相對偏差的絕對值，數(shù)據(jù)見表2。從表2數(shù)據(jù)可知，Si計算值與真值之間相對偏差的絕對值為0.12%～5.21%。綜合考慮，Si計算值與真實值的偏差引入的相對標準不確定度urel(Si)=10.0%=0.100。

表2 8種有機酯的質量響應值Si的計算值和檢測值

2.1.4 用50 mL容量瓶定容試樣溶液引入的標準確定度u(V1)

容量瓶定容引起的不確定度主要來源于重復性和容量誤差。定容時實驗室溫度為(20±2)℃。由于溫度影響和讀數(shù)操作隨機效應導致的不確定度已在2.1.1測量重復性中評定。本實驗使用容量誤差為±0.05 mL的50 mL容量瓶定容，按矩形分布考慮，包含因子，則容量瓶引入的標準不確定度為0.05/k=0.029 mL。參考溶液和試樣溶液分別用兩只容量瓶定容，故定容引入的標準不確定度，引入的相對標準不確定度urel(V1)=0.041/50=0.000 82。

2.1.5 微量注射器進樣1 μL引入的標準不確定度u(V2)

微量注射器進樣引入的不確定度主要來源于重復性和容量誤差。按照2.1.4評定，u(V2)=0.02/k =0.012 μL，urel(V2)=0.012/1=0.012。

2.1.6 色譜峰面積積分引入的標準不確定度u(A)

色譜峰面積積分引入的不確定度主要來自兩個方面：重復性、積分誤差。隨機效應導致的不確定度已在2.1.1測量重復性中評定。碳十四酸甲酯色譜峰面積約為2×104，十二碳二酸二丁酯色譜峰面積約為1×104，色譜工作站記錄峰面積最低為107的色譜峰能被清晰分辨，因此進樣色譜峰面積積分引入的相對標準不確定度分別為107/(2×104)=0.005 4和107/(1×104)=0.010 7，兩個不確定度分量互不相關，故。

2.1.7 參考物質純度引入的標準不確定度u(ρ)

定值采用的參考物質是碳十四酸甲酯，純度為(99.5±0.5)% (k=2)，因此u(ρ)=0.5%/k=0.002 5，所以引入的相對標準不確定度：urel(ρ)=0.002 5/99.5%=0.002 5。

2.2 合成不確定度

以上各不確定度分量互不相關?？梢钥闯霾淮_定度分量中參考物質純度、稱量、定容對合成標準不確定度影響較小，根據(jù)JJF 1059-1999［11］規(guī)定，該不確定度分量可以忽略，所以合成相對標準不確定度：0.103。測得十二碳二酸二丁酯含量w為0.110%，則合成標準不確定度為：u(w)=urel(w)×w=0.012%。

2.3 擴展不確定度

取包含因子k=2，則擴展不確定度U(w)= ku(w)=0.024%，因此DBS中十二碳二酸二丁酯含量ω的測定結果為0.110%，U=0.024%（k=2）。本法測得DBS中7種有機雜質總量為0.29%，U=0.07%（k=2）。

3 結論

通過DBS中有機雜質測定合成標準不確定度的計算可以看出，檢測重復性、質量響應值Si引入的不確定度較大，其中Si是最大的不確定度分量。DBS標準物質中各有機雜質含量接近微痕量水平，定值結果滿足DBS純度標準物質研制規(guī)定的指標。

GC-FID法在沒有相應雜質標準樣品的情況下，采用參考物質校準儀器響應信號，通過有效碳數(shù)法推算出待測有機雜質的質量響應值Si，從而求出樣品中的有機雜質含量，定值結果可以溯源且滿足純度標準物質研制要求。

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［4］中國科學院大連化學物理研究所.氣相色譜法［M］.北京：科學出版社，1973: 101.

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［11］JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示［S］.

西門子研發(fā)呼氣分析儀

從西門子公司獲悉，西門子正在研究一種能利用呼出氣體樣本對肺結核或肺癌進行早期診斷的方法。該方法能夠對患者呼出的氣體樣本進行分子結構分析。

世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)顯示，僅在2011年，全球范圍內(nèi)就有870萬人新患肺結核，而當年死于該疾病的人數(shù)高達140萬。這種疾病的初始癥狀類似重感冒，如果不能盡早確診，還會傳染周圍人群。

因此找到一種能幫助醫(yī)生及早、有效地確診該疾病的方法至關重要。據(jù)了解，西門子的研究人員決定采用四極質譜儀來識別個體分子，并確定其在呼吸氣體樣本中的濃度。

西門子方面表示，目前針對肺結核和肺癌患者的測試非常成功，但這一診斷方法還需要進行進一步測試，以確定測試是否會受到患者年齡、性別和飲食習慣等因素的影響。此外，研究人員還希望了解這種診斷方法是否對吸煙者有效。

（中國科學報）

日本研制出檢測劑 讓放射性物質“現(xiàn)形”

放射物無形無色無味，必須用專業(yè)儀器才能發(fā)現(xiàn)。日本一研究小組近日研制出一種檢測劑，可讓附著在土壤等處的放射性銫“現(xiàn)形”，用紫外線照射后肉眼可辨。

據(jù)日本《讀賣新聞》報道，這種檢測劑由日本物質材料研究機構研制，將其播撒到含有放射性銫的土壤表面后，放射性銫會附著在該檢測劑上；再用紫外線照射，就會發(fā)出青綠色的光，而不含放射性銫的土壤表面則沒有這種現(xiàn)象。

日本福島核事故后，放射性物質的檢測和清除成為一個重要課題。上述研究小組說，在確認這種制劑對人體和環(huán)境沒有不利影響后，可借助它檢測公共場所、居所庭院及植物表面的放射性銫。

(新華社)

Determination of the Components of Organic Impurity in Reference Material Without the Self-RM by GC-FID

Jia Lin，Hu Lan，Wang Jingna，Yang Caining，Yan Rui，Wang Jingrong
(Xi’an Modern Chemistry Research Inst.，Xi’an 710065，China)

The method was established for determining the components of organic impurity without the self-reference material（RM） by GC-FID. The signal of GC-FID was caliberated with the compound whose structure was similar with the organic impurity to be determined, and after the mass response(Si) of GC-FID of the impurity counted by ECN, the components of impurity in sample were determined. DBS purity RM as the example, the sum of organic impurities in DBS RM was (0.29±0.07)% (k=2). The major sources of uncertainty of measurement were Siand the repeatability.

organic impurity; quantitative determination; effective carbon number (ECN); uncertainty of measurement

O657.7

A

1008-6145(2013)02-0041-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2013.02.012

*國防計量項目(J092010B001)

聯(lián)系人：胡嵐； E-mal: hulan204@126.com

2012-12-13