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检测有机锡类物质的方法及注意事项

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:但由于这类化合物种类多,法规及标准要求的限量值低,至目前用于检测的仪器基本以GC-MS为首选。与前两种衍生化方法相比,四乙基硼化钠法简化了反应过程,操作过程中无危险,并且形成的衍生物稳定,易于采用GC-MS检测,从而成为目前各类产品中有机锡类物质分析的通用方法。皮革和纺织品中有机锡类物质的检测方法也基于该原理而建立。如下以GB/T 20385内容为基础,对皮革和纺织品中有机锡的检测过程进行介绍。

检测有机锡类物质的方法及注意事项

(一)检测原理

有机锡化合物具有金属元素中心,又具有有机物的性质,因此原则上适合测定金属离子的分析方法,如原子吸收光谱法(AAS)、等离子体发射光谱法(ICP)等,也适合有机物测定的分析方法,如气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)和质谱(MS)等仪器均可用于有机锡化合物的分析。但由于这类化合物种类多,法规及标准要求的限量值低,至目前用于检测的仪器基本以GC-MS为首选。同时,有机锡化合物沸点通常较高,必须进行衍生化后(将分子中的卤素转化为烷基)才能进行GC-MS分析。

可用于有机锡化合物的衍生化反应有如下3种方式:

(1)氢化衍生法

在酸性条件下,利用氢化反应将有机锡化合物转变为相应的氢化物,常用的衍生化试剂有NaBH与KBH,该方法使有机锡分子中的卤素转化为氢,得到的是 “有机锡氢化衍生物”,但由于有机锡氢化衍生物不稳定且易挥发,该方法实际应用很少。

(2)格氏试剂法

利用格氏试剂与有机锡化合物反应,使其分子中的卤素转化为烷基。由于该反应必须在绝对无水的条件下进行,反应过程中会产生有害气体,而且衍生反应完成后还须将多余的格氏试剂分解后才能用有机溶剂提取,导致实验条件苛刻、操作繁琐,实际应用也很少。

(3)四乙基硼化钠法

利用四乙基硼化钠与有机锡化合物反应,使有机锡分子中的卤素转化为乙基,得到“有机锡乙基化衍生物”,该反应通常在水溶液中进行,在30 min内可完成反应,而且无须分解过量的衍生试剂,可以使衍生和衍生物的萃取分离同步完成。

与前两种衍生化方法相比,四乙基硼化钠法简化了反应过程,操作过程中无危险,并且形成的衍生物稳定,易于采用GC-MS检测,从而成为目前各类产品中有机锡类物质分析的通用方法。皮革纺织品中有机锡类物质的检测方法也基于该原理而建立。

(二)皮革及纺织品中有机锡类物质的检测过程

综合比较现行的GB/T 20385和GB/T 22932标准内容可知,纺织品及皮革中有机锡的主要技术操作完全一致,即酸性汗液萃取、衍生化和仪器分析3个步骤。采用酸性汗液萃取的目的是能更好地模拟纺织品和皮革与人体接触时的实际情况。衍生化采用四乙基硼化钠进行。如下以GB/T 20385内容为基础,对皮革和纺织品中有机锡的检测过程进行介绍。

(1)样品萃取

称取4g(精确至0.01g)剪碎后的样品(约4mm×4mm),置于150mL具塞锥形瓶中,加入80 mL酸性汗液,加塞后手动振荡锥形瓶,使样品被充分润湿,然后将锥形瓶放入恒温水浴振荡器中,于(37 ± 2)℃、60r/min下振荡60min,然后取出锥形瓶,用0.45μm的水系滤膜过滤出滤液,冷却至室温。

酸性汗液的配制见第五章中相关内容。

(2)衍生化

用移液管准确移取20 mL萃取液至50 mL平底烧瓶中,加入2 mL乙酸盐缓冲溶液,摇匀,依次加入2 mL四乙基硼化钠溶液、2.0 mL正己烷,套上球型冷凝管并通入水冷凝,然后使平底烧瓶中的溶液在电磁搅拌下搅拌30min,再将平底烧瓶中的液体转移到分液漏斗中,充分振荡、静置分层,去除水层保留正己烷相,加入适量无水硫酸钠脱水后,进行GC-MS分析。

乙酸盐缓冲溶液配制如下:称取13.6g乙酸钠(NaAc·3H2O),加入约60mL蒸馏水使之完全溶解,然后逐渐加入冰乙酸,搅拌并测量pH,直至pH≈4,然后将样液转入100 mL容量瓶中,蒸馏水定容至刻度、摇匀。

四乙基硼化钠溶液(20g/L)配制如下:称取0.2g的四乙基硼化钠,用适量蒸馏水溶解后定容于10 mL棕色容量瓶中,摇匀。该溶液不稳定,应即用即配。

(3)标准工作曲线绘制(www.xing528.com)

准确移取1 mL浓度为1、5、25、50、100 mg/L的有机锡混合标准溶液,至50 mL平底烧瓶中,加入20 mL酸性汗液,然后按照上述“衍生化”步骤,加入四乙基硼化钠溶液和正己烷,进行衍生化处理,最后采用GC-MS对正己烷溶液进行分析,根据峰面积和浓度的对应关系,绘制标准工作曲线。

(4)仪器分析

采用GC-MS对样液中的有机锡类物质的衍生物进行分析,仪器参数如下:

• 色谱柱:DB-5ms(30m×0.25mm×0.25μm);

• 进样口温度:270℃;

• 色谱-质谱接口温度:270℃;

• 载气:氦气,纯度≥99.999%,流速1.0 mL/min;

• 进样方式:分流进样,1∶10;

• 柱温:70℃保持1min,20℃/min升温至280℃,保持5min;

• 进样量:1μL;

离子源:EI源/70 eV;

• 扫描方式:选择离子扫描(SIM)或全扫描(Scan);

• 四极杆温度:150℃;

• 离子源温度:230℃;

• 溶剂延迟时间:3 min。

3种有机锡(单丁基锡、二丁基锡和三丁基锡)的四乙基硼化钠衍生物的GC-MS特征离子见表10-3,对应的GC-MS色谱图如图10-2所示。

表10-3 3种常见的有机锡的四乙基硼化钠衍生物的GC-MS特征离子

图10-2 3种有机锡衍生物的GC-MS色谱图

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