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      醛類化合物檢測方法中腙類物質(zhì)的衍生條件

      2014-03-27 02:26:24盧志剛張桂珍
      中國環(huán)境監(jiān)測 2014年5期
      關(guān)鍵詞:二硝基苯醛類摩爾

      王 偉,盧志剛,張桂珍

      1.南京市玄武區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站,江蘇 南京 210018 2.江蘇出入境檢驗(yàn)檢疫局,江蘇 南京 210001

      空氣中VOCs通過人機(jī)體生物膜進(jìn)入血液體系的途徑有3種:呼吸道吸收、消化道吸收、皮膚吸收,其已被發(fā)現(xiàn)具有基因毒性和致癌性[1]。目前從室內(nèi)空氣中檢測出的200余種VOCs中主要涉及脂肪烴、芳香烴、醛類、酮類、氯化烴類[2],許多化合物已被國際癌癥研究中心(IARC)證明為第一類和第二類致癌物[3-6]。VOCs中的醛是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量品質(zhì)(IAQ)的主要因素之一[7],室內(nèi)空氣質(zhì)量不僅影響人們身體健康,而且影響人的工作精神和效率,一些研究也表明在所有影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的因素中,VOCs是導(dǎo)致“建筑病態(tài)綜合癥(SBS)”的主要因素[8]。為此發(fā)達(dá)國家紛紛出臺(tái)法規(guī)以限制揮發(fā)性有害物質(zhì),對(duì)醛等有毒有害物質(zhì)分析方法的研究也進(jìn)一步深化。

      空氣中醛類化合物測定方法通常是用2,4-二硝基苯肼(DNPH)的硅膠吸附管主動(dòng)采集一定體積的空氣,空氣中醛類化合物組分與吸附管中的DNPH反應(yīng),衍生為相應(yīng)的醛-2,4-二硝基苯腙,經(jīng)乙腈洗脫、反相液相色譜柱分離,以紫外檢測器或二級(jí)陣列管檢測器高效液相色譜儀測定。顯然,醛-2,4-二硝基苯腙的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備,對(duì)測定過程具有重要意義。通常純品醛-2,4-二硝基苯腙制做方法是定量的DNPH加入過量的醛,酸性條件下衍生化制備醛-2,4-二硝基苯腙。過程為先以乙腈反復(fù)純化DNPH,直至重結(jié)晶的DNPH中雜質(zhì)腙含量不大于0.2%,以HPLC測定其純度,純化后的DNPH在酸性條件下與加入的過量醛衍生化醛-2,4-二硝基苯腙,再經(jīng)清洗、純化去除多余的醛及酸,干燥后測定其純度。該過程復(fù)雜、醛消耗量極大,不適合實(shí)驗(yàn)室操作。采用酸性條件下,定量的醛中加入過量DNPH法制備醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),方法簡單、快速。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 主要儀器與試劑

      高效液相色譜儀(HPLC1200),二極管陣列檢測器(美國);色譜柱為ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm,5 μm,美國);色譜純?cè)噭阂译妗⒓状?美國);2,4-二硝基苯肼(日本),含水量50%;微量進(jìn)樣針(美國):1、5、10、100、1 000 μL,2、5 mL;鹽酸為優(yōu)級(jí)純,二次去離子水;分析天平精度2/10 000(瑞士);Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀(美國);14種醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)試劑(美國):規(guī)格TO11/IP-6A,技術(shù)參數(shù)信息見表1;15種醛單體標(biāo)準(zhǔn)試劑(美國),信息見表2。

      表1 14種2,4-二硝基苯醛類衍生物的腙技術(shù)參數(shù)信息

      表2 15種醛單體標(biāo)準(zhǔn)試劑信息

      1.2 HPLC分析條件

      色譜柱為ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm,5 μm);流動(dòng)相為A相乙腈, B相超純水;流速為1 mL/min,柱溫30 ℃;淋洗梯度為初始60%A+ 40% B,20 min時(shí)75%A+25% B,35 min時(shí)90% A+10%B,45 min時(shí)60% A+40%B;色譜柱平衡時(shí)間為5 min;激發(fā)波長為230 nm;發(fā)射波長為(403±5)、360 nm;進(jìn)樣量為20 μL。

      1.3 醛- 2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

      稱取約0.1 g DNPH于TGA坩堝中,氮?dú)獗Wo(hù)條件下,以5 ℃/min升溫至105 ℃,恒溫至DNPH達(dá)到恒重,計(jì)算其含水率。

      50 mL具塞三角燒瓶中各加入10 mL 適當(dāng)濃度的鹽酸溶液,再加入約0.02 g(干基)的DNPH具塞,超聲充分振蕩使DNPH盡可能溶解,加入適量醛并使DNPH過量,再次置于超聲振蕩5~10 min,使醛類與DNPH充分衍生化,轉(zhuǎn)移至100 mL棕色容量瓶,加入乙腈并充分震蕩,使過量DNPH與醛-2,4-二硝基苯腙充分溶解,并定容至刻度,即獲得醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液母液。取適量母液以乙腈稀釋至適當(dāng)?shù)臐舛?,為待用?biāo)準(zhǔn)工作溶液。

      1.4 醛-2,4-二硝基苯腙系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制

      用1 000 μL微量進(jìn)樣針,吸取200 μL醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)試劑于1 mL色譜瓶中,再準(zhǔn)確加入適量乙腈,搖勻,可獲得濃度為6 μg/mL醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液,再依次稀釋至濃度為3、0.6、0.12、0.024、0.005 μg/mL的混合醛-2,4-二硝基苯腙系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 DNPH/醛摩爾比對(duì)15種醛物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

      圖1給出了1.0 mol/L鹽酸溶液中不同DNPH/醛類物質(zhì)摩爾比對(duì)DNPH衍生化結(jié)果的影響。

      圖1 DNPH/醛類物質(zhì)摩爾比對(duì)衍生化結(jié)果的影響

      由圖1可見,當(dāng)DNPH/醛摩爾比大于1∶1時(shí),甲醛、苯甲醛、異戊醛、對(duì)甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、庚醛、2-乙基己醛衍生物的色譜峰面積趨于穩(wěn)定,繼續(xù)增加DNPH/醛摩爾比,衍生物數(shù)量不再發(fā)生變化;對(duì)于丙醛、丁醛、戊醛、鄰甲基苯甲醛、己醛、2-庚烯醛、辛醛、壬醛,DNPH/醛摩爾比大于2∶1時(shí),衍生物的色譜面積趨于穩(wěn)定。綜上,醛類物質(zhì)與DNPH在1.0 mol/L鹽酸溶液中,合適的衍生條件為DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1。

      2.2 鹽酸濃度對(duì)15種醛類物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

      圖2給出了過量DNPH(DNPH/醛摩爾比大于2.0)條件下,0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.0 mol/L鹽酸溶液中醛類物質(zhì)衍生化產(chǎn)物色譜圖。

      圖2 鹽酸濃度對(duì)醛類物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

      由圖2可見,當(dāng)鹽酸濃度為0.5~3.0 mol/L時(shí),甲醛、鄰甲基苯甲醛、己醛、丙醛、丁醛、戊醛、2,5二甲基苯甲醛衍生物色譜峰面積趨于穩(wěn)定,不再隨著酸度的升高發(fā)生變化;2-庚烯醛、壬醛、庚醛色譜面積隨著酸度的提高呈現(xiàn)上升形態(tài)。當(dāng)鹽酸濃度為0.5~2.5 mol/L時(shí),苯甲醛、異戊醛、對(duì)鄰甲基苯甲醛衍生物色譜峰面積趨于穩(wěn)定,不再隨著酸度的升高發(fā)生變化;當(dāng)鹽酸濃度大于1.0 mol/L時(shí),辛醛、2-乙基己醛衍生物色譜峰面積趨于穩(wěn)定,不再隨著酸度的升高發(fā)生變化。由此可確定,醛類物質(zhì)與DNPH在鹽酸中衍生化的酸度條件為1.0~2.0 mol/L。

      2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)醛類物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

      圖3給出15種醛類物質(zhì)不同衍生化時(shí)間(室溫15~25 ℃)條件下,衍生化產(chǎn)物的色譜測定數(shù)據(jù),由圖3可見,衍生化時(shí)間對(duì)DNPH衍生化結(jié)果無影響,考慮到超聲振蕩有助于反應(yīng)物的充分混合,選擇超聲振蕩時(shí)間為5 min。

      2.4 衍生化結(jié)果的確認(rèn)

      2.4.1 采用有證標(biāo)準(zhǔn)樣品驗(yàn)證

      表3給出了醛-2,4-二硝基苯腙有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)衍生化制得的醛-2,4-二硝基苯腙的測定數(shù)據(jù)。

      圖3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)醛類物質(zhì)衍生化結(jié)果的影響

      表3 標(biāo)準(zhǔn)溶液結(jié)果的驗(yàn)證

      由表3可見,DNPH過量法制得的甲醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、異戊醛、戊醛、鄰-苯甲醛、p-苯甲醛、己醛和2,5-二甲基苯甲醛的2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液中各組分腙的理論質(zhì)量(以相應(yīng)醛計(jì))與測定值(使用腙有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線)相對(duì)偏差為0.04%~1.91%。

      2.4.2 紅外驗(yàn)證

      圖4給出了紅外光譜法對(duì)衍生化制得的醛-2,4-二硝基苯腙的測定數(shù)據(jù)。DNPH過量法制得的丙醛、丁醛、異戊醛、戊醛、苯甲醛、對(duì)甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、2-庚烯醛、庚醛、2-乙基己醛、辛醛、壬醛的2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液中未發(fā)現(xiàn)羰基基團(tuán)紅外光譜峰。

      圖4 衍生化標(biāo)準(zhǔn)溶液紅外光譜圖

      顯然,1.0 mol/L鹽酸溶液中DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1條件下,醛類物質(zhì)與DNPH可充分衍生化。

      3 結(jié)論

      室溫環(huán)境中,醛類物質(zhì)與DNPH充分衍生化條件為1.0 mol/L鹽酸溶液中,DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1。

      定量的醛中加入過量DNPH法制備醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室操作方法簡單、快速,所制備的腙類物質(zhì)可作為測試用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

      [1] 常元?jiǎng)?環(huán)境中有害因素與人體健康 [M].第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:35-36.

      [2] 歐超燕,趙進(jìn)順,楊紅.室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的研究現(xiàn)狀[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2003,22(4):282-286.

      [3] 劉美霞,石峻嶺,吳世達(dá). IARC:900種有害因素及接觸場所對(duì)人類致癌性的綜合評(píng)價(jià)(一)[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2006,23(2):180-184.

      [4] 劉美霞,石峻嶺,吳世達(dá). IARC:900種有害因素及接觸場所對(duì)人類致癌性的綜合評(píng)價(jià)(二)[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2006,23(3):271-272.

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      [7] 榮海琴,鄭經(jīng)堂, 王茂章.室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物及多孔炭材料在其脫除中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展,1999,7(6):104-109.

      [8] 張國強(qiáng),宋春玲,陳建隆,等.揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)影響研究進(jìn)展[J].暖通空調(diào),2001,31(6):25-31.

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