毛細(xì)管電泳法快速定量檢測(cè)連多硫酸鹽

李國(guó)防,凌翠霞,劉瑛,張富強(qiáng)

(1.商丘師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院 河南 商丘 476000；2.山西師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,山西 臨汾 041004)

毛細(xì)管電泳法快速定量檢測(cè)連多硫酸鹽

李國(guó)防1,凌翠霞1,劉瑛1,張富強(qiáng)2

(1.商丘師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院 河南 商丘 476000；2.山西師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,山西 臨汾 041004)

連多硫酸鹽；毛細(xì)管電泳；快速檢測(cè)

因連多硫酸及其鹽在化學(xué)工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)和某些微生物的新陳代謝中具有重要作用，對(duì)連多硫酸鹽的研究又呈現(xiàn)復(fù)蘇趨勢(shì)[1].由于高純度連多硫酸鹽的合成和快速定量檢測(cè)是推進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)，在我們已經(jīng)找到了簡(jiǎn)便合成高純度連多硫酸鹽新工藝的前提下[2,3]，探討快速定量檢測(cè)連多硫酸鹽的合適方法是促進(jìn)連多硫酸鹽相關(guān)研究的重要工作之一.

化學(xué)滴定法是測(cè)定連多硫酸鹽最原始的方法，但滴定法存在操作步驟多和由于誤差傳遞測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度不高的弊端，而且該分析方法也不適合于痕量分析[1].相比而言，某些色譜技術(shù)如離子色譜[4-6]、高效液相色譜[7-10]和毛細(xì)管電泳[11-14]可以快速測(cè)定低含量的連多硫酸鹽混合物.三類色譜分析法中，高效液相色譜需使用含乙腈的強(qiáng)極性流動(dòng)相，因此，操作時(shí)需做好毒性防護(hù).離子色譜測(cè)定的離子種類有一定局限性.毛細(xì)管電泳法使用無(wú)機(jī)鹽緩沖溶液做電泳運(yùn)行液，操作安全而且分析速度快.但用于定量分析時(shí)，必須嚴(yán)格控制操作條件才能獲得好的重現(xiàn)性[11-14].而且，我們發(fā)現(xiàn)，利用毛細(xì)管電泳法測(cè)定連多硫酸鹽的文獻(xiàn)工藝存在基線不穩(wěn)和峰型不好的缺陷[12].因此，有必要對(duì)現(xiàn)行毛細(xì)管電泳法測(cè)定連多硫酸鹽的檢測(cè)條件進(jìn)行改進(jìn).鑒于自制連多硫酸鉀的工藝，連多硫酸鹽含微量的氯離子和硫酸根雜質(zhì)[2,3]，因此，實(shí)驗(yàn)也探索了CE法簡(jiǎn)便測(cè)定氯離子和硫酸根的條件.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

毛細(xì)管電泳儀Beckman Coulter P/ACE MDQ(美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特商貿(mào)有限公司)，光電二極管陣列檢測(cè)器(Photo Diode Array Detector，PDA)，檢測(cè)波長(zhǎng)195 nm、214 nm和254 nm，32 Karat數(shù)據(jù)處理工作站.聚酰亞胺涂層熔融硅毛細(xì)管(河北永年銳灃光導(dǎo)纖維廠)長(zhǎng)57.5 cm(有效長(zhǎng)度為50 cm)，內(nèi)外徑分別為75 μm i.d.和375 μm o.d..實(shí)驗(yàn)所用試劑除二氯化硫和二氯化二硫由淄博大榮精細(xì)化工有限公司提供，五水硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、三氯化鐵、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、硝酸鉀、氫氧化鉀、氯化鈉、硫酸鉀、磷酸、四氯化碳、鹽酸、硫酸、甲醇和乙醇均為市售分析純，用前未經(jīng)進(jìn)一步處理.溶液配制均采用Millpore MilliQ超純水系統(tǒng)所制超純水(≥ 18.2 MΩ·cm).

1.2 實(shí)驗(yàn)用料連多硫酸鉀的合成

實(shí)驗(yàn)所用連三、連四、連五和連六硫酸鉀按先前報(bào)道的工藝制備[2,3].

1.3 氯離子、硫酸根和連多硫酸根的毛細(xì)管電泳法測(cè)定

2 結(jié)果與討論

2.1 CE法測(cè)定連多硫酸鹽的緩沖溶液

圖1 K2S3O6、K2S4O6 和K2S5O6在不同緩沖體系下的電泳譜圖Fig.1 Electropherograms of K2S3O6, K2S4O6 and K2S5O6 under different buffer

圖2 0.6 mM K2S6O6的電泳譜圖Fig.2 Electropherograms of 0.6 mM K2S6O6

為了確立最佳的分析條件，我們對(duì)連多硫酸鹽分析的CE色譜條件進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究.為了便于比較選擇條件的優(yōu)劣，每次測(cè)定試樣前，毛細(xì)管柱均先活化處理.由于磷酸鹽與石英管壁的平衡需要很長(zhǎng)的時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)分離的時(shí)間進(jìn)程，因此，沖洗干凈的毛細(xì)管先用磷酸鹽緩沖溶液沖洗60 min并浸泡過(guò)夜后再用.通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用10 mM KH2PO4的電解液，譜圖基線較5 mM KH2PO4-5 mM (NH4)2SO4電解液的體系平穩(wěn)，但峰面積與藥劑濃度的關(guān)聯(lián)性差.使用10 mM K2HPO4-10 mM KH2PO4緩沖溶液，基線平穩(wěn)，而且峰面積與藥劑濃度在適宜的范圍內(nèi)呈線形關(guān)系，但以上兩種電泳條件下的樣品出峰時(shí)間均逐漸后延.樣品出峰時(shí)間逐漸后延的原因與緩沖溶液的pH值有關(guān)，由于毛細(xì)管表面硅羥基的PKa約為2.2[11-14]，當(dāng)緩沖溶液的pH值大于此值時(shí)，毛細(xì)管壁與磷酸鹽作用強(qiáng)而且形成平衡的時(shí)間長(zhǎng)，易造成出峰時(shí)間不穩(wěn).因此，為了穩(wěn)定出峰時(shí)間，必需消除毛細(xì)管管壁硅羥基的影響.由于連多硫酸鹽在酸性介質(zhì)下的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定[15,16]，而且連多硫酸鹽是強(qiáng)電解質(zhì)，在水中存在的離子形式可以在較寬的pH值范圍內(nèi)保持不變，所以，我們重點(diǎn)探索了使用pH值為2.12的KH2PO4-H3PO4緩沖溶液測(cè)定連多硫酸鹽的CE條件.

圖2是0.6 mM K2S6O6在使用10 mM KH2PO4-10 mM H3PO4電泳液的CE譜圖.圖1和圖2說(shuō)明，使用10 mM KH2PO4-10 mM H3PO4電泳液，譜圖基線平穩(wěn)，出峰時(shí)間穩(wěn)定.在分離電壓-30 kV時(shí)，電流約55 μA，所有連多硫酸根2～3 min出峰；分離電壓-20 kV時(shí)，電流約37 μA, 3～4 min出峰.如果降低電解質(zhì)溶液一半的濃度，在分離電壓-30 kV時(shí)，電流約55 μA，2～3 min出峰；分離電壓-20 kV，電流約23.5 μA，3～4 min出峰.研究發(fā)現(xiàn)KH2PO4-H3PO4緩沖體系下的所有譜圖的基線均平穩(wěn)，而且出峰時(shí)間穩(wěn)定.使用低濃度的KH2PO4-H3PO4緩沖體系，雖然檢測(cè)靈敏度高，但峰型變差，影響定量分析.考慮到快速定量分析連多硫酸鹽的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，使?0 mMKH2PO4-10 mMH3PO4緩沖溶液做電泳液是合適的.

2.2 CE法測(cè)定連多硫酸根、氯離子和硫酸根的線性范圍和檢出限

圖3 K2S6O6(左上)、K2S5O6(右上)、K2S4O6(左下)和K2S3O6(右下)的濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Standard concentration-absorbency curve of potassium polythionates.K2S6O6(upper left figure)， K2S5O6(upper right figure)，K2S4O6(lower left figure)and K2S3O6 (lower right figure)

表和 Cl-的濃度線形范圍和檢出限

圖4 氯離子(左)和硫酸根(右)的濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.4 Standard concentration-absorbency curve of chloride ion (light figure) and sulfate radical (right figure), respectively

3 結(jié) 論

[1]李國(guó)防, 張富強(qiáng).連多硫酸鹽的合成、檢測(cè)與應(yīng)用[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2016, 32(3):33-39.

[2]Li G, Zhao Y, Li P, Zhang F, et al.Antibacterial activities of polythionates enhanced by carbonates[J].Med.Chem.Commun., 2015(6):1643-1648.

[3]Li G, Xia Y, Zhao Y, Li P,et al.Solid-Liquid Reaction Synthesis of High-Purity Potassium Hexathionate and Its Antibacterial Properties[J].Aust.J.Chem., 2016, 69:267-272.

[4]Miura Y, Saitoh A, Koh T.Determination of sulfur oxyanions by ion chromatography on a silica ODS column with tetrapropylammonium salt as an ionpairing reagent[J].J.Chromatog.A, 1997, 770:157-164.

[5]O’Reilly J W, Shaw M J, Dicinoski G W, Grosse A C,et al.Separation of polythionates and the gold thiosulfate complex in gold thiosulfate leach solutions by ion-interaction chromatography[J].Analyst, 2002, 127:906-911.

[6]Miura Y, Kawaoi A.Determination of thiosulfate, thiocyanat and polythionates in a mixture by ion-pair chromatography with ultraviolet absorbance detection[J].J.Chromatog.A, 2000, 884:81-87.

[7]Zou H, Jia Z, Zhang Y, Lu P.Separation of aqueous polythionates by reversed-phase ion-pair liquid chromatography with suppressor-conductivity detection[J].Anal.Chim.Acta, 1993, 284:59-65.

[9]Wolkoff A W, Larose R H.Separation and Detection of Low Concentrations of Polythionates by High Speed Anion Exchange Liquid Chromatography[J].Anal.Chem., 1975, 47:1003-1008.

[10]Takano B, McKibben M A, Barnes H L.Liquid Chromatographic Separation and Polarographic Determination of Aqueous Polythionates and Thiosulfate[J].Anal.Chem., 1984, 56:1594-1600.

[11]óReilly J W, Dicinoski G W, Miura Y, Haddad P R.Separation of thiosulfate and the polythionates in gold thiosulfate leach solutions by capillary electrophoresis[J].Electrophoresis, 2003, 24:2228-2234.

[12]Padarauskas A, Paliulionyte V, Ragauskas R, Dikcius A.Capillary electrophoretic determination of thiosulfate and its oxidation products[J].J.Chromatog.A, 2000, 879:235-243.

[13]OReilly J W, Dicinoski G W, Shaw M J, Haddad P R.Chromatographic and electrophoretic separation of inorganic sulfur and sulfur-oxygen species[J].Anal.Chim.Acta., 2001, 432:165-192.

[14]Timerbaev A R.Inorganic biological analysis by capillary electrophoresis[J].Analyst, 2001, 126:964-981.

[15]Pan C, Liu Y, Horva?th A K, Wang Z, et al.Kinetics and Mechanism of the Alkaline Decomposition of Hexathionate Ion[J].J.Phys.Chem.A, 2013, 117:2924-2931.

[16]Pan C, Wang W, Horváth A K, Xie J,et al.Kinetics and Mechanism of Alkaline Decomposition of the Pentathionate Ion by the Simultaneous Tracking of Different Sulfur Species by High-Performance Liquid Chromatography[J].Inorg.Chem., 2011, 50:9670-9677.

[責(zé)任編輯：徐明忠]

Rapid quantitative determination of polythionates by capillary electrophoresis

LI Guofang1, LING Cuixia1, LIU Ying1, ZHANG Fuqiang2

(1.School of Chemical & Engineering, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000,China； 2.School of Chemistry and Material Science,Shanxi Normal University, Linfen 041004,China)

polythionates; capillary electrophoresis; rapid detection

2016-10-21

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21271125)

李國(guó)防(1970—)，男，河南睢縣人，商丘師范學(xué)院副教授，博士,主要從事抗菌材料制備與應(yīng)用的研究.

O657.8

A

1672-3600(2017)06-0032-05