柱前衍生高效液相色谱法同时测定水性涂料中6种醛类化合物

陈 潜， 周宇艳， 程欲晓， 林 苗＊

（1.东华大学化学化工与生物工程学院，生态纺织教育部重点实验室，上海201620；2.上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心，上海200135）

醛是一类带有强烈刺激性气味的化合物，常用作涂料中的溶剂或树脂原料，因其干扰机体代谢，具有致癌、致畸性，故会对人体健康造成严重损害［1，2］。涂料中的醛类化合物会在装修涂饰过程中及日后使用过程中缓慢释放［3］，故我国强制性国家标准《GB24410-2009 室内装饰装修材料水性木器涂料中有害物质限量》［4］及《GB18582-2008室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》［5］中严格规定涂料中甲醛含量不得超过100 mg／kg，而对其他醛类化合物无限量要求。然而随着涂料产品的升级，内含的其他有害物质也备受人们的关注，我们的课题正是顺应了这一变化，满足了涂料产品中日益增长的有害物质（特别是醛类化合物）的检测需求。

目前采用的醛类化合物定量分析方法主要有分光光度法［5］、色谱法［6，7］和催化动 力学法［8］，已应用于检测水［9］、大气［10］、汽车尾气［11］、生物基质［12，13］、化 妆 品［14］等 样 品，其 中2，4-二 硝 基 苯 肼（2，4-DNPH）、2-氨基乙硫醇（半胱胺）和邻-五氟苯甲基羟 胺（PFBOA）为 常 用 的 衍 生 试 剂［15］。刘 雄 艳等［16-18］采用高效液相色谱法（HPLC）测定了涂料中的甲醛和乙醛，但同时测定涂料中的6种醛类化合物尚未见报道。

本文以2，4-二硝基苯肼作为衍生剂，采用柱前衍生高效液相色谱（HPLC）建立了水性涂料中6种醛类化合物同时测定的方法，检出限低，稳定性好，耗时短，可大大降低检测成本，缩短检测周期，应用于实际样品检测，均检出6种醛类化合物。该法为日后制定涂料中多种醛类化合物的限量标准提供了理论基础。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 1200高效液相色谱仪（美国Agilent公司），配Agilent 1200 二极管阵列检测器（DAD）；PTFE针式过滤器，0.45μm（上海安谱科学仪器有限公司）；pH 计（Metrohm 公司）；Milli-Q 超纯水一体机（Millipore公司）。

甲醛（37%水溶液，含稳定剂）、乙醛（40%水溶液）、丙醛（纯度≥99%）、苯甲醛（纯度≥98%）、正戊醛（纯度≥98.5%）、对甲基苯甲醛（纯度≥98%）等标准品和乙腈（色谱纯）、2，4-二硝基苯肼（≥98%，50%的水作稳定剂）均购自北京百灵威科技有限公司；硫 酸（H2SO4，≥98%）、盐 酸（HCl，36%～38%）、磷酸（H3PO4，≥85%）、无水乙酸钠（纯度≥99%）和乙酸（纯度≥99.5%）均购自国药集团化学试剂有限公司；实验用水为Milli-Q 纯水系统制备的超纯水。

1.2 溶液配制

混合醛标准储备液（200 mg／L）：分别准确称取0.02 g（精确至0.000 1 g）甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、正戊醛和对甲基苯甲醛标准品于100 mL 容量瓶中，超纯水定容，4 ℃下避光保存。

2，4-二硝基苯肼乙腈溶液（1 000 mg／L）：准确称取0.1 g（精确至0.000 1 g）2，4-二硝基苯肼于100 mL容量瓶中，用乙腈溶解定容，4 ℃避光保存。

乙酸钠缓冲溶液（pH＝3）：称取24 g无水乙酸钠，用100 mL 超纯水溶解，不断滴加乙酸至pH＝3，4 ℃下避光保存。

硫酸、盐酸、磷酸均稀释100倍待用。

1.3 色谱条件

Eclipse XDB-C18色谱柱（150 mm×4.6 mm，5μm；Agilent公司）；柱温：35℃；进样体积：20μL；检测波长：365 nm；流动相：乙腈-水（65∶35，v／v）；流速：1 mL／min；等度洗脱。

1.4 样品处理

准确称取0.2 g（精确至0.000 1 g）市售涂料样品于20 mL玻璃瓶中，加入10 mL超纯水，室温下超声10 min，取1 mL超声后溶液于10 mL容量瓶中，加入1 mL2，4-二硝基苯肼乙腈溶液、0.2 mL稀释后的盐酸溶液、1 mL 缓冲溶液，于60 ℃下衍生30 min，冷却，乙腈定容，进样分析。

2 结果与讨论

2.1 衍生条件的优化

2.1.1 酸度调节剂

醛需在强酸性条件下与2，4-二硝基苯肼反应生成苯腙［19］，方可采用HPLC 进行定量分析。故选取稀释后的硫酸、盐酸、磷酸作为备选酸度调节剂，3种无 机 酸 的 添 加 量 分 别 为0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mL，结果如图1。可以看出，当3种酸的体积达到0.2 mL 时，大多数醛的衍生化反应转化率已达到最高，而正戊醛只有在HCl条件下衍生化反应转化率更好。故选择稀释后的HCl作为酸度调节剂，添加量为0.2 mL。

2.1.2 缓冲溶液的pH 值

在高效液相色谱柱允许的pH 值范围内，分别考察缓冲溶液pH 值为3、4、5、6时6种醛类化合物的衍生化反应转化率。6种醛类化合物的转化率均随酸度增大而增加，故宜控制缓冲溶液的pH＝3。

2.1.3 反应温度

图1 酸度调节剂对衍生产物峰面积的影响Fig.1 Effect of acids on the peak area of the derivatives

分别考察40、50、60、70、80℃下衍生30 min对6种醛生成腙的影响，在60 ℃时醛类转化成腙的量达到最大。故本文的衍生温度选择60 ℃。

2.1.4 反应时间

在60 ℃下，分 别 衍 生10、20、30、40、50、60 min，考察反应时间对衍生化反应转化率的影响。30 min后衍生化反应转化率趋于稳定，故衍生时间选择30 min较适宜。

2.1.5 衍生化试剂用量

在反应温度为60 ℃，反应时间为30 min，稀释后的盐酸溶液用量为0.2 mL，缓冲溶液pH＝3的条 件 下，考 察2，4-二 硝 基 苯 肼 用 量 对1 mL 2.0 mg／L混合醛溶液中6 种醛衍生化反应的影响，结果见图2。可见，当2，4-二硝基苯肼用量不小于1 mL时，6种醛类的衍生物腙的浓度基本保持不变，故确定2，4-二硝基苯肼用量为1 mL。

综上所述，优化后的衍生化反应条件为：稀释后的盐酸溶液添加量为0.2 mL，缓冲溶液pH＝3，反应温度60 ℃，反应时间30 min，2，4-二硝基苯肼用量为1 mL。

2.2 方法评价

取混合醛标准储备液，配制成一系列醛类化合物的标准溶液（0.08～2.0 mg／L），按上述优化的实验方法衍生后，进样，进行线性回归分析。所得线性回归方程、相关系数和检出限（以S／N＝3计）见表1。由表1可知，在0.08～2.0 mg／L浓度范围内线性关 系 良 好。以3 个 浓 度 水 平（2.0、4.0、6.0 mg／kg）进行添加回收实验（n＝6），平均回收率在87.0%～112.8%之间，精密度为1.12%～9.54%（n＝6）（见表2）。

图2 衍生化试剂用量对衍生产物峰面积的影响Fig.2 Effect of derivatization reagent volume on the peak area of derivatives

表1 线性回归方程、相关系数和检出限Table 1 Linear regression equations，correlation coefficients（r2）and detection limits

2.3 实际样品分析

应用上述方法对市售的6种水性涂料实际样品（S1～S6）进行测定，其中S3样品的色谱图见图3。结果显示，S1～S6 样品均有6 种醛类化合物检出（见表3），其中的甲醛均未超出国标限定值，但S4样品中乙醛及苯甲醛含量远高于其他样品。同时采用国家标准GB18582-2008［5］建议的乙酰丙酮分光光度法对该6种水性涂料样品中的醛类进行测定，结果为均未检出。这是因为分光光度法的检出限较高且选择性较差，无法满足现有实际样品的分析。

表2 6种醛在实际样品中的加标回收率和相对标准偏差Table 2 Recoveries and RSDs of the six aldehydes spiked in a sample

图3 S3样品中醛类衍生物的色谱图Fig.3 HPLC chromatogram of aldehyde derivatives in the sample S3

3 结论

本文采用醛与2，4-二硝基苯肼在酸性条件下衍生，建立了采用高效液相色谱对水性涂料中6种醛类化合物同时检测的定量分析方法。由分析检测结果可知，本方法操作简单，检出限低，灵敏度和稳定性高，检测周期短，适合水性涂料中6种醛类化合物的同时测定，为日后制定涂料中多种醛类化合物的限量标准提供了理论基础。

表3 实际样品中6种醛的含量Table 3 Contents of the six aldehydes in real samples

［1］ Ding C M，Lin S B.Journal of Environment and Health（丁昌明，林少彬.环境与健康杂志），2009，26（4）：351

［2］ Chen R，Zhang Y J，Chen W L，et al.Chinese Journal of Analysis Laboratory（陈荣，张玉婕，陈玮廉，等.分析试验室），2008，27（Suppl）：284

［3］ Kim J A，Kim S，Kim H J，et al.J Hazard Mater，2011，187（1）：52

［4］ GB24410-2009

［5］ GB18582-2008

［6］ Huang Y，Wang Y G，Miao M M，et al.Chinese Journal of Chromatography（黄云，王裔耿，缪明明，等.色谱），2007，25（2）：230

［7］ Xie N，Ding X J，Song B H，et al.Chinese Journal of Chromatography（解娜，丁晓静，宋宝花，等.色谱），2013，31（1）：64

［8］ Guo Y L，Yan H T，Pei R H，et al.Chinese Journal of Analysis Laboratory（郭艳丽，阎宏涛，裴若会，等.分析试验室），2006，25（10）：92

［9］ Tsai S W，Chang C M.J Chromatogr A，2003，1015（1）：143

［10］ Ruiz-Jimenez J，Hantala S，Parshintsev J，et al.J Sep Sci，2013，36（1）：164

［11］ Roy M M.Energy Convers Manage，2008，49（5）：1111

［12］ O’Brien-Coker I C，Mallet G P A I.Rapid Commun Mass Spectrom，2001，15（12）：920

［13］ Cordis G A，Das D K，Riedal W.J Chromatogr A，1998，798（1）：117

［14］ LüC H，Huang C Q，Chen M，et al.Chinese Journal of Chromatography（吕春华，黄超群，陈梅，等.色谱），2012，30（12）：1287

［15］ Sugaya N，Nakagawa T，Sakurai K，et al.J Health Sci，2001，47（1）：21

［16］ Liu X Y，Li G Q，Wu J F，et al.Guangzhou Chemical Industry（刘雄艳，李国强，伍俊锋，等.广州化工），2010，38（7）：147

［17］ LüH T，Deng R，Zang L L.Fujian Analysis ＆Testing（吕海涛，邓锐，臧丽丽.福建分析测试），2009，18（4）：28

［18］ Wang C Z，Che L B.Guangzhou Chemical Industry（王昌泽，车来滨.广州化工），2011，39（8）：105

［19］ Chen X M，Shi X X，Zhu W J，et al.Chinese Journal of Analytical Chemistry（陈笑梅，施旭霞，朱卫建，等.分析化学），2004，32（11）：1489