偶氮染料是指染料分子结构中含有偶氮基(—N="N—)的染料,这类染料具有色谱齐全、颜色鲜艳、色牢度较高、成本低等优点,被广泛应用在纺织品印染行业。但相关研究表明,部分偶氮染料与人体作用后能够产生多种芳香胺类物质(如2—萘胺、联苯胺、2,4—二氨基甲苯等),经人体的活化作用后会使细胞的DNA结构和功能发生改变,从而诱发细胞癌变或畸变等病变,对人体具有致癌性。因此,欧盟在2003年9月11日公布的第2002 /61号令中规定:凡是在还原条件下释放出致癌芳香胺的偶氮染料都禁止使用。我国也将禁用偶氮染料的测试作为国家强制性标准GB 18401—2003《国家纺织产品基本安全技术规范》的重要检测项目,对于检测出禁用偶氮染料的纺织品,一律禁止生产和销售。
目前国际上明令禁止使用的芳香胺有24种,4–氨基偶氮苯(4–amino azo benzene,简称4–AAB)是其中的一种。GB/T17592—2006《纺织品禁用偶氮染料的测定》,是对除4–氨基偶氮苯以外的其余23种偶氮染料的检测方法标准。此方法标准是先将染料在酸性缓冲溶液中还原成芳香胺,然后检测芳香胺以测定禁用偶氮染料。而4—氨基偶氮苯在GB/T17592中的酸性条件下容易还原,会生成苯胺和对苯二胺,而苯胺和对苯二胺本身未被禁用,且是偶氮染料合成的基本成分,因此若检测出苯胺和对苯二胺,并不能说明使用了4–氨基偶氮苯染料。所以,4—氨基偶氮苯不能使用常规方法检测。GB/T23344—2009《纺织品4—氨基偶氮苯的测定》是在碱性环境下还原,此时,4—氨基偶氮苯染料未被分解,可以直接通过仪器测定。
本文初步探讨了碱性pH值对4—氨基偶氮苯的还原反应的影响,同时对纺织品中4—氨基偶氮苯的测定方法的线性范围、检出限、准确性、重复性等进行了相关研究。
1 实验部分
1.1 仪器设备与试剂
热电DSQⅡGC-MS,毛细管柱,TR-5MS,30 m×0.25 mm×0.25 um;恒温水浴锅;振荡器;分析天平。
4-氨基偶氮苯标准品,固体粉末,纯度96.0%;蒽—d10标准品,固体粉末,纯度96.0%,均购自Dr. Ehrenstorfer GmnH。无水乙醚、正己烷,氢氧化钠、氯化钠、连二亚硫酸钠,均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司。所用水均为超纯水。
标准储备液:4—氨基偶氮苯标准储备液,1000 mg/L,溶解在叔丁基甲醚中;蒽—d10标准储备液,1000 mg/L,溶解在正己烷中。标准储备液保存在密封棕色样品瓶中放入冰箱-4℃冷冻保存,保质期三个月。
标准使用液:4—氨基偶氮苯标准使用液,100 mg/L,从标准储备液稀释所得,溶解在叔丁基甲醚中;蒽—d10,100 mg/L内标标准使用液,从标准储备液稀释所得,溶解在正己烷中。标准使用液保存在密封棕色样品瓶中放置冰箱冷藏,保质期一个月。
1.2 样品前处理
将纺织品样品剪碎至0.5 cm×0.5 cm以下,称取1.00 g样品于反应器中,加入9 mL20 g/L的氢氧化钠溶液,将反应器密闭,振摇使样品充分浸湿,然后加入1 mL的200 mg/mL的连二亚硫酸钠溶液,摇匀后于40℃恒温水浴中保温30 min。取出后,冷却至室温,然后加入10 mL无水乙醚、200 μL蒽—d10内标标准使用液、7 g氯化钠粉末,于振荡器剧烈振摇45 min,上层无水乙醚相供GC-MS仪器测试。
1.3 GC-MS仪器条件
色谱柱:毛细管柱,TR-5MS,30 m×0.25 mm×0.25 um;载气:氦气,纯度≥99.999%,流速1 mL/min;进样口温度:280℃;传输线温度:250℃;检测器MSD温度:220℃;离子化方式:EI;离子化电压:70 eV。质量扫描方式:定性使用scan模式,扫描范围为50 μ~300μ,定量使用sim模式,监测离子为4氨基偶氮苯197μ,蒽—d10188μ。
柱温:50℃(0.5 min), 25 ℃/min→280 ℃(5 min)。进样量:1μL。进样方式:分流,分流比10:1。
在此仪器条件下,4—氨基偶氮苯和内标蒽—d10混标溶液的总离子流图和质谱图如下:
图1 4—氨基偶氮苯和蒽—d10内标物的总离子流图
图2 4—氨基偶氮苯的质谱图
2 结果与讨论
2.1 pH值对4—氨基偶氮苯还原反应的影响
配制pH值为11.7、12.7、13.7的氢氧化钠溶液,分别对4—氨基偶氮苯做空白加标试验,研究pH值对4—氨基偶氮苯回收率的影响,见图3。由图可知,碱性的强弱对4—氨基偶氮苯的还原反应有很大的影响,碱性越强,4—氨基偶氮苯就越不容易被还原分解,当pH值达到13.7(氢氧化钠的浓度为20 g/L)时,4—氨基偶氮苯的回收率达到76%,可以达到测试的要求。可见测试4—氨基偶氮苯的最佳pH值为13.7。
图3 pH值对4—氨基偶氮苯回收率的影响
2.2方法的线性范围
线性范围是指试样浓度与响应讯号之间保持线性关系的浓度范围。配制标准系列溶液,其中内标蒽—d10浓度均为2.0mg/L,4—氨基偶氮苯浓度分别为0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、5.0 mg/L,标准溶液进行GC-MS分析,得到内标校正曲线。曲线的各标准点浓度回读值及曲线线性方程和线性相关系数见表1,曲线如图4。本次试验分别对3条内标校正曲线进行了方法线性的验证。
表1 4—氨基偶氮苯标准曲线线性方程、线性相关系数及标准溶液浓度回读结果
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0.523 |
104.60% |
0.453 |
90.60% |
0.506 |
101.20% |
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1.079 |
107.90% |
0.975 |
97.50% |
1.015 |
101.50% |
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1.894 |
94.70% |
1.994 |
99.70% |
1.873 |
93.65% |
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2.950 |
98.33% |
3.164 |
105.47% |
3.147 |
104.90% |
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5.055 |
101.10% |
4.914 |
98.28% |
4.959 |
99.18% |
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Y="-0.029279+0.171743X |
Y="-0.0205451+0.167772X |
Y="-0.0347363+0.102521X |
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0.9971 |
0.9967 |
0.9960 |
图4 标准曲线图
由R2及线性方程对标准溶液浓度的回读情况可认为此标准曲线线性良好,因此,4—氨基偶氮苯在0.5~5.0 mg/L 的范围内线性较好。
2.2 方法的准确性和重复性验证
方法准确性验证通过加标回收率体现。在待测样品中加入一定已知浓度的标准样品,混合均匀后,按照GB/T23344—2009方法进行前处理和仪器分析,计算回收率。回收率计算公式为:P = (加标试样测定值-试样测定值) /加标量×100 %,因为本试验选择的是阴性样品进行加标试验,故试样测定值为0,所以P ="加标试样测定值/加标量×100%。在本试验中,通过对阴性样品进行低、中、高3个浓度水平的加标试验计算回收率。试验结果见表2。
方法重复性验证是指在相同的测量条件下,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。重复性的估算方法通过在同一实验室内,由同一实验人员用相同的实验设备至少做6次平行试验,测得的数据用统计的方法计算精密度,一般用相对标准偏差表示。本试验中在相同的检测条件下,称取1.0g阴性纺织品样品,分别进行低、中、高3个浓度水平的加标试验,每个水平进行6次平行试验,通过计算相对标准偏差RSD体现方法的重复性效果。试验结果见表2。
表2 4—氨基偶氮苯3个水平加标试验及6次平行测定的结果
试验次数 |
加标水平/(mg/kg) |
5.0 |
20.0 |
50.0 |
测定值 |
回收率 |
测定值 |
回收率 |
测定值 |
回收率 |
1 |
4.35 |
87.00% |
14.71 |
73.55% |
33.72 |
67.44% |
2 |
4.22 |
84.40% |
14.26 |
71.30% |
32.56 |
65.12% |
3 |
3.92 |
78.40% |
14.09 |
70.45% |
34.35 |
68.70% |
4 |
4.27 |
85.40% |
14.72 |
73.60% |
30.73 |
61.46% |
5 |
4.16 |
83.20% |
13.83 |
69.15% |
35.22 |
70.44% |
6 |
4.10 |
82.00% |
13.66 |
68.30% |
30.77 |
61.54% |
平均值/(mg/kg) |
4.17 |
14.21 |
32.89 |
平均回收率 |
83.40% |
71.06% |
65.78% |
标准偏差SD |
0.15 |
0.44 |
1.87 |
相对标准偏差RSD |
3.60% |
3.10% |
5.69% |
由试验结果可见:在样品中添加水平分别为0.5 mg/kg、2.0 mg/kg、5.0 mg/kg时,加标回收率值均在60%~90%之间,6次平行测定的平均加标回收率分别为:84.40%、71.06%、65.78%,均达到了GB/T23344—2009中对回收率60%~80%的要求。同时,3个加标水平6次平行测定的相对标准偏差RSD分别为3.60%、3.10%、5.69%,国标要求不大于10%即可,可见方法的重复性较好。
综上,方法的准确度和重复性均达到了检测方法要求。
2.3 方法的复现性
复现性是指在不同的测量条件下,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。复现性的估算方法:在同一实验室内,由两个不同实验人员用相同的实验条件做平行试验,测得的数据用统计的方法计算精密度,一般用相对标准偏差表示。
在相同的检测条件下,由不同实验人员用同一实验设备对同一添加水平后的纺织品中4—氨基偶氮苯进行测定,分别做双样,试验结果如表3。
表3 复现性试验结果
检测项目 |
检测结果/(mg/kg) |
人员1 |
人员2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
4—氨基偶氮苯 |
13.34 |
12.64 |
12.36 |
12.14 |
平均值 |
12.99 |
12.25 |
相对标准偏差 |
4.15% |
由试验结果可知,复现性的相对标准偏差为4.15%,复现性能满足检测的要求。
2.4 方法的检测限
通过对样品进行10次最低点加标试验,计算标准偏差,方法的检测限MDL以3倍标准偏差值表示,试验结果如表4。
表4方法的检测限
加标浓度/(mg/kg) |
5.0 |
样品中4—氨基偶氮苯检测值/(mg/kg) |
1 |
4.35 |
2 |
4.22 |
3 |
3.92 |
4 |
4.27 |
5 |
4.16 |
6 |
4.10 |
7 |
4.18 |
8 |
4.23 |
9 |
4.37 |
10 |
4.22 |
平均值/(mg/kg) |
4.20 |
标准偏差SD/ (mg/kg) |
0.13 |
方法检出限3×SD/ (mg/kg) |
0.39 |
由试验结果得知,本方法的检测限MDL为0.39 mg/kg,进位取值0.5mg/kg。GB/T23344—2009中要求方法的检测限为5.0 mg/kg,可见本方法的检测限小于5.0 mg/kg,说明本方法达到了国标中对4—氨基偶氮苯的检测要求。
3 结论
试验结果显示:测试4—氨基偶氮苯的最佳pH值为13.7,氢氧化钠的浓度为20 g/L;4氨基偶氮苯在浓度为0.5~5.0 mg /L时,线性良好,相关系数达到0.996以上;方法的准确性验证试验中,样品加标回收率值在60%~90%之间,达到了GB/T23344—2009中对回收率至少在60%~80%的要求;方法重复性验证试验中,3个加标水平6次平行测定的相对标准偏差RSD分别为3.60%、3.10%、5.69%,可见方法的重复性较好;方法复现性验证试验中,相对标准偏差4.15%,复现性良好;本方法对4—氨基偶氮苯的检测限MDL为0.5mg/kg,达到了GB/T23344—2009中的检出限要求(5.0 mg/kg)。综上所述本实验方法能够满足GB/T23344—2009测试要求。
( 邵玉婉 费国平 中国纤检) |