高效液相色譜法同時測定廢水中的二甲基甲酰胺和二甲胺

段文勝，劉益紅

（瀘州東方農(nóng)化有限公司， 四川 瀘州 646300）

二甲基甲酰胺（DMF）既是一種用途極廣的化工原料，也是一種用途很廣的優(yōu)良的溶劑，能與水及多數(shù)有機(jī)溶劑任意混合，對多種有機(jī)化合物和無機(jī)化合物均有良好的溶解能力，在有機(jī)合成反應(yīng)中應(yīng)用廣泛，但其在酸、堿、紫外線作用下或加熱到350 ℃以上易分解成二甲胺，所以DMF 廢水中一般都含有二甲胺，二甲胺可以在亞硝酸鹽存在下生成具有強(qiáng)致癌性的N-亞硝胺類物質(zhì)[1]，而且DMF 和二甲胺也是影響水質(zhì)氨氮指標(biāo)偏高的重要因素，有關(guān)水中DMF 含量檢測方法有分光光度法[2]、氣相色譜法[3-6]、高效液相色譜法[7-8]，有關(guān)水中二甲胺含量檢測方法有離子色譜法[9]、分光光度法[10]、氣相色譜法[11]、頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法[12]，同時測定廢水中DMF 和二甲胺的高效液相色譜方法國內(nèi)未見有文獻(xiàn)報(bào)道。有人采用柱前衍生高效液相色譜法測定藥品或空氣中的二甲胺[13-15]，使用2,4-二硝基氟苯或丹酰氯做衍生化試劑，一般需要保溫反應(yīng)，反應(yīng)時間長，操作麻煩，本文采用氯乙酰氯做衍生化試劑建立的高效液相色譜法無需保溫二甲胺可衍生化完全，且可同時測定廢水中的DMF 和二甲胺，操作簡便、分離效果好，結(jié)果理想。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

LC-20ADVP高效液相色譜儀（日本島津公司）；SPD-M20A 二極管陣列檢測器（日本島津公司）；LabSolution 色譜數(shù)據(jù)工作站（日本島津公司）。DMF對照品99.5%（成都金山化學(xué)試劑有限公司）；二甲胺對照品40.62%（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；氯乙酰氯99.0%（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；乙腈 色譜純（Sigma-Aldrich）；甲醇 色譜純（Sigma-Aldrich）；磷酸二氫鉀 分析純（成都市科隆化學(xué)品有限公司）；氫氧化鈉 分析純（成都金山化學(xué)試劑有限公司）；超純水（重慶阿修羅超純水機(jī)制造）。

1.2 色譜條件

色譜柱：CAPCELL PAK ADME S5 250 mm×4.6 mmid（SHISEIDO CO., LTD）；流動相：乙腈/水(14/86)；流速：1.0 mL·min-1；檢測波長：UV 210 nm；柱溫：40 ℃；進(jìn)樣量：10 μL。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 衍生化試劑的配制

取50 mL 容量瓶加入約5 mL 色譜純乙腈，蓋緊瓶塞稱重，去皮，然后準(zhǔn)確稱取約100 mg（準(zhǔn)確至0.1 mg）氯乙酰氯，加乙腈稀釋定容，搖勻備用。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別取50 mL 容量瓶各加入約5 mL 乙腈，蓋緊瓶塞稱重，去皮，然后分別準(zhǔn)確稱取約20 mg（準(zhǔn)確至0.01 mg）DMF 或二甲胺對照品，分別加超純水稀釋定容，搖勻。分別準(zhǔn)確移取DMF 或二甲胺1 mL 于兩個不同的50 mL 容量瓶中，加乙腈稀釋定容，搖勻，再分別準(zhǔn)確移取DMF 及二甲胺對照品稀釋液0、1、2、3、4、5 mL 于6 個50 mL 容量瓶中，加0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液約0.5 mL，加衍生化試劑約2 mL，搖勻并放置10 min，然后加入約2 mL甲醇，適當(dāng)搖動使過量未水解的衍生化試劑酯化，加超純水稀釋，放置至室溫，加超純水定容，搖勻備用。

1.3.3 樣品溶液的配制

按照1.3.2 的稱樣方式，稱取廢水樣品約30 mg（準(zhǔn)確至0.000 02 g），加0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液約0.5 mL，加衍生化試劑約2 mL，搖勻并放置10 min，然后加入約2 mL 甲醇，適當(dāng)搖動使過量未水解的衍生化試劑酯化，加超純水稀釋，放置至室溫，加超純水定容，搖勻備用。

1.3.4 樣品的測定

在選定的色譜條件下，分別吸取標(biāo)準(zhǔn)（樣品）溶液10 μL，進(jìn)樣（樣品色譜圖如圖1），重復(fù)操作，計(jì)算DMF 及二甲胺衍生物相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別小于0.5%，記錄DMF 及二甲胺衍生物的峰面積，并取其平均值。樣品中DMF 及二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)X按下式計(jì)算。

式中：A1—樣品中DMF 或二甲胺衍生物峰面積平均值；

A2—標(biāo)樣中DMF 或二甲胺衍生物峰面積平均值；

m1—稱取樣品的質(zhì)量，mg；

m2—稀釋后對照品的質(zhì)量，mg；

P—DMF 或二甲胺對照品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的選擇

2.1.1 色譜柱的選擇

本文對比了Hypersil BDS C18柱、CAPCELL PAK ADME S5 柱和Hedera ODS-2 柱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在同樣的流動相條件下，三種色譜柱對二甲胺衍生物的分離效果相當(dāng)，但使用CAPCELL PAK ADME S5 色譜柱DMF 保留時間較長，可以避免雜質(zhì)干擾，分離效果較好。

2.1.2 流動相的選擇

本文比較了甲醇和乙腈做有機(jī)相的分離情況，發(fā)現(xiàn)使用甲醇做有機(jī)相，基線在DMF 出峰位置有負(fù)峰，干擾不易去除，所以本文選用乙腈/水做流動相，并對其配比進(jìn)行了選擇，最后確定為乙腈/水（14/86），其色譜圖如圖1 所示。

圖1 廢水試樣液相色譜圖

2.1.3 檢測波長的選擇

采用二極管陣列檢測器對DMF、二甲胺衍生物對照品溶液進(jìn)行紫外光譜掃描，發(fā)現(xiàn)DMF 吸收峰從223 nm 開始上升，到194 nm 最大，二甲胺在210 nm及193 nm 有最大吸收峰，考慮到低波長基線干擾較大，所以本文選用210 nm 作為檢測波長。

2.2 衍生化試劑的選擇

有人采用2,4-二硝基氟苯或丹酰氯柱前衍生高效液相色譜法測定二甲胺，均需要60 ℃或90 ℃水浴保溫反應(yīng)，操作麻煩，而且衍生物與DMF 出峰時間相差太大，需采用梯度洗膠完成，耗時較長，本文選用活性更強(qiáng)的氯乙酰氯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)速度快，可室溫短時間完成衍生化，且在該實(shí)驗(yàn)條件下氯乙酰氯與DMF 不反應(yīng)，二甲胺衍生物與DMF 出峰時間相差不大，可采用等度洗脫完成，所以本文選用氯乙酰氯做衍生化試劑。

2.3 衍生化試驗(yàn)驗(yàn)證

取1.3.2 實(shí)驗(yàn)稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)溶液DMF 及二甲胺各5 mL 于50 mL 容量瓶中（平行6 份），加0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液約0.5 mL，加衍生化試劑約2 mL，搖勻，取2 份室溫放置10 min，然后加甲醇酯化處理，加超純水稀釋并定容，搖勻備用；取四份放入50 ℃水浴中保溫，30 min 后取出2 份，冷卻，加甲醇酯化處理，加超純水稀釋并定容，搖勻備用；60 min后再取出2 份，冷卻，按加甲醇酯化處理，加超純水稀釋并定容，搖勻備用。在實(shí)驗(yàn)選定色譜條件下檢測，記錄DMF 峰面積及二甲胺衍生物的峰面積，分別計(jì)算峰面積相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（表1）。結(jié)果表明室溫放置10 min 二甲胺可衍生化完全。

表1 衍生化試驗(yàn)驗(yàn)證

2.4 衍生化試劑加入量

按1.3.1 實(shí)驗(yàn)規(guī)定的方法，分別配制15 mg/50 mL、50 mg/50 mL、100 mg/50 mL 3 種質(zhì)量濃度的衍生化試劑，按實(shí)驗(yàn)規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，分別計(jì)算DMF峰面積及二甲胺衍生物的峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果無明顯差異，考慮到氯乙酰氯易揮發(fā)，所以本文衍生化試劑質(zhì)量濃度選為100 mg/50 mL。

2.5 縛酸劑選擇及加入量

縛酸劑的加入有利于衍生化反應(yīng)的快速完成，本文選用有機(jī)堿三乙胺及無機(jī)堿氫氧化鈉溶液（0.1 mol·L-1）進(jìn)行比較試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用氫氧化鈉溶液對DMF 及二甲胺衍生物檢測無干擾。分別加入0.1 mL、0.3 mL、0.5 mL、0.7 mL、0.9 mL、1.1 mL氫氧化鈉溶液進(jìn)行試驗(yàn)（測定供試液pH 為3.0～9.3），檢測結(jié)果無明顯差異，本文氫氧化鈉溶液加入量選為0.5 mL。

2.6 線性范圍與精密度

按1.3.2 實(shí)驗(yàn)規(guī)定的方法，分別配制不同濃度梯度的DMF 及二甲胺對照樣各6 份，根據(jù)試驗(yàn)規(guī)定的操作方法測定，分別記錄DMF、二甲胺衍生物色譜峰面積，以面積與濃度作圖，測得DMF 標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=43 997.72C-55.69，r=0.999 8；二甲胺標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=79 231.34C＋73.58，r=0.999 5。表明DMF 在0～0.79 mg·L-1、二甲胺在0～0.35 mg·L-1的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈線性。準(zhǔn)確稱取同一樣品，按試驗(yàn)規(guī)定方法，配制6份溶液，測定其中DMF及二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，DMF、二甲胺的RSD 分別為1.69%、2.01%。

2.7 方法的檢出限

將1.3.2 配制的DMF 及二甲胺標(biāo)準(zhǔn)液稀釋到測量下限，進(jìn)樣10.0 μL 測其信噪比，以信噪比為3時，計(jì)算得到DMF 及二甲胺最低檢出濃度分別為2.93 μg·L-1、3.16 μg·L-1。

2.8 加標(biāo)回收率的測定

按1.3.3 規(guī)定的方法，先分別準(zhǔn)確稱取6 份已知含量的廢水樣品約20 mg（準(zhǔn)確至0.000 02 g），分別準(zhǔn)確移入DMF 及二甲胺對照品各1 mL、2 mL、3 mL（各平行2 份），進(jìn)行衍生化，然后加入甲醇酯化，加超純水稀釋，放置至室溫，加超純水定容，搖勻備用，在實(shí)驗(yàn)規(guī)定的條件下測定，計(jì)算回收率（表2）。

表2 回收率測定

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本方法可以同時測定廢水中的DMF 及二甲胺，操作簡便、快速，準(zhǔn)確度高，同時該方法也可用于回收DMF 中二甲胺的測定，并為其他領(lǐng)域二甲胺的測定提供借鑒。