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如何检测纺织品和皮革中的氯苯酚、OPP和DMFu?

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于已经发布实施的方法标准,本节中对皮革及纺织品中含氯苯酚、OPP及DMFu的检测方法分别进行介绍。其中PCP及TeCP的检测过程基于GB/T 22808和GB/T 18414.1的内容进行,OPP的检测过程基于GB/T 20386的内容进行,DMFu的检测过程基于GB/T 26702和GB/T 28190的内容进行。但因其耐热稳定性较高,可以在PCP检测方法的基础上进一步简化,或按照OPP的检测方法标准进行测试。

如何检测纺织品和皮革中的氯苯酚、OPP和DMFu?

基于已经发布实施的方法标准,本节中对皮革纺织品中含氯苯酚、OPP及DMFu的检测方法分别进行介绍。其中PCP及TeCP的检测过程基于GB/T 22808和GB/T 18414.1的内容进行,OPP的检测过程基于GB/T 20386的内容进行,DMFu的检测过程基于GB/T 26702和GB/T 28190的内容进行。

对于TrCP的检测,目前未发布对应的方法标准。但因其耐热稳定性较高,可以在PCP检测方法的基础上进一步简化,或按照OPP的检测方法标准进行测试。

1. PCP及TeCP的测定原理

纺织品及皮革中PCP/TeCP的测定通常经过样品萃取、衍生化及仪器分析3个步骤。采取衍生化的原因在于直接将PCP/TeCP加热汽化时,将导致其分解。因此采用气相色谱测定前,应将其转化为沸点较低的酯类物质。通常以乙酸酐为衍生化试剂,使其转化为乙酸酯。反应过程如图11-1所示。

图11-1 PCP衍生化反应示意图

萃取操作方面,由于纺织品与皮革基质成分的显著差异,则要求样品的萃取方式不同。目前,针对纺织品中的PCP及TeCP(GB/T 18414.1-2006),采用的是超声波辅助0.1mol/L的K2CO3萃取;对于皮革中PCP及TeCP(GB/T 22080-2008),采用蒸汽蒸馏萃取。

2. 纺织品中PCP及TeCP的测定

(1)样品萃取

取有代表性样品,剪碎成约5mm×5mm的碎片,混匀后称取1g(精确至0.01g)试样,置于100mL具塞锥形瓶中,加入80mL K2CO3 溶液(浓度0.1mol/L),在超声波作用下萃取20min,将萃取液过滤出,残渣中再加入30mL K2 CO3 溶液萃取5min,并过滤出滤液,然后将滤液合并。

(2)衍生化

将滤液置于150mL分液漏斗中,加入2mL乙酸酐,振摇2min,准确加入5mL正己烷,再振摇2min,静置5min,弃去下层;向正己烷相中加入50mL硫酸钠水溶液(20g/L)进行振荡洗涤,静置分层后弃去下层,然后将正己烷相移入10mL离心管中,并加入5mL的硫酸钠水溶液(20g/L),加盖后振摇1min,然后以4000 r/min条件离心3min,分离出正己烷相,进行GC-ECD或GC-MS测定。

(3)标准工作曲线的绘制

准确移取一定体积的PCP及TeCP标准工作溶液于150 mL分液漏斗中,加入110 mL K2CO3 溶液(浓度0.1mol/L),以下操作按照上述“衍生化”过程进行。

(4)仪器分析

PCP及TeCP分子中氯原子所占的比例较大,使用气相色谱时,可以采用对卤素响应明显的电子捕获检测器(ECD)进行分析,也可以采用质谱(MS/EI)进行分析。对应的仪器参数分别如下。

GC-ECD仪器参数:

毛细管气相色谱柱:DB-5ms或HP-5ms(30m×0.25mm×0.25μm);

• 进样口温度:260℃;

• 升温程序:170℃保持1min,5℃/min升温到220℃保持1min,20℃/min升温到260℃保持5 min;

• 检测器温度:280℃;

• 载气:高纯氮气,流量1.0 mL/min;

• 进样方式:不分流进样;

• 进样体积:1.0μL。

按照上述条件,得到的PCP/TeCP乙酸酯的GC-ECD色谱图如图11-2所示。

图11-2 PCP/TeCP乙酸酯的GC-ECD色谱图

GC-MS参数:

• 毛细管气相色谱柱:DB-5ms或HP-5ms(30m×0.25mm×0.25μm);

• 进样口温度:260℃;

• 升温程序:50℃保持1min,30℃/min升温到210℃保持1min,5℃/min升温到230℃保持20min,20℃/min升温到270℃保持5min。

• 色谱质谱接口温度:270℃;

• 载气:氦气(纯度≥99.999%),流量1.0 mL/min;

• 进样方式:不分流进样;

• 进样体积:1.0μL;

• 电离方式:EI源 / 70 eV;

• 质量扫描范围:100~310(质荷比)。

PCP/TeCP乙酸酯的GC-MS定量及定性离子见表11-4。基于上述仪器参数,所得到的GC-MS色谱图如图11-3所示。

表11-4 PCP/TeCP乙酸酯的GC-MS定量及定性离子

图11-3 PCP/TeCP乙酸酯的GC-MS色谱图(TCG为内标物)

3. 皮革中PCP及TeCP的测定

(1)样品萃取

标准GB/T 22808-2008中采用蒸汽蒸馏法,对皮革样品中PCP及TeCP进行萃取,蒸馏装置示意图如图11-4所示。操作如下:称取1 g剪碎后的皮革样品(精确至1mg),置于水蒸气蒸馏装置的样品瓶中(图11-4中b瓶),向瓶内加入20mL硫酸溶液(1mol/L)及100μL内标物标准溶液(四氯邻甲氧基苯酚TCG),然后启动水蒸气(图11-4中a瓶),对样品进行蒸馏,用装有5 g碳酸钾固体的500 mL玻璃瓶(图11-4中c瓶)接收馏出液,蒸馏出约450 mL馏出液时,停止蒸馏,取下容量瓶,溶蒸馏水稀释至刻度、摇匀。

图11-4 蒸汽蒸馏装置示意图

a—水蒸气发生器 b—样品瓶 c—接收瓶

(2)衍生化

准确移取100 mL样液,转移至250 mL分液漏斗,依次加入20 mL正己烷、0.5 mL三乙胺和1.5 mL乙酸酐,在机械振荡器上以频率不低于500 r/min充分振荡30 min(不能用手摇代替),取下分液漏斗,静置分层,将正己烷相转入100 mL锥形瓶中,水相中再加入20 mL正己烷萃取一次,合并正己烷于同一锥形瓶中,加入适量无水硫酸钠脱水,然后转移到50 mL容量瓶中,用正己烷定容至刻度,摇匀后进行仪器分析。

(3)回收率的测定

准确移取100μL的PCP标准工作溶液(100mg/L,丙酮配制)和100μL的TCG标准工作溶液(100mg/L,丙酮配制),置于蒸馏器中,加入20mL硫酸溶液(1mol/L),然后采用与试样相同的方法蒸馏该溶液,回收率应大于90%。

目标物的定量是基于五氯苯酚乙酸酯标准品溶液进行。考虑到目前法规及标准的限值,本方法中用于仪器分析的PCP标准品浓度约为0.04 mg/L。

(4)仪器分析(www.xing528.com)

可以采用GC-MS或GC-ECD对样液中五氯苯酚乙酸酯进行分析,采用内标法(内标物为TCG)或外标法进行定量。仪器参数同上述纺织品测试过程。

4. 纺织品及皮革中OPP的测定

纺织品及皮革中OPP的测定可以采用相同的操作过程。

(1)样品的萃取

取有代表性样品,剪碎、混匀后称取1 g(精确至0.01 g)试样,置于100 mL具塞锥形瓶中,加入50mL甲醇,在超声波作用下萃取20min,将萃取液过滤出,残渣中再加入30mL甲醇萃取5min,并过滤出滤液,然后将滤液合并,并用无水硫酸钠柱脱水,样液收集于梨形烧瓶中,于40℃水浴下旋转蒸发浓缩近干,准确加入5 mL甲醇溶解瓶内残留物,样液经0.45μm滤膜过滤后,进行GC-MS测定。

(2)仪器分析

用于分析OPP的GC-MS仪器参数如下:

• 毛细管气相色谱柱:DB-5ms或HP-5ms(30m×0.25mm×0.25μm);

• 进样口温度:260℃;

• 升温程序:50℃保持2min,20℃/min升温到200℃保持1min,10℃/min升温到270℃保持5 min;

• 色谱质谱接口温度:260℃;

• 载气:氦气(纯度≥99.999%),流量1.0 mL/min;

• 进样方式:不分流进样;

• 进样体积:1.0μL;

• 电离方式:EI源 / 70 eV;

• 质量扫描范围:100~160(质荷比),定量离子 m/z =170,定性离子 m/z =170、141、115。

基于上述仪器参数,得到的OPP的GC-MS色谱图如图11-5所示。

5. 纺织品及皮革中DMFu的测定

DMFu具有良好的耐热稳定性,而且受热易于挥发,适合于采用GC-MS测定。然而,欧盟指令及美国AAFA-RSL等法规及标准中针对DMFu规定的极低限值(0.1mg/kg),使分析过程的难度显著增加,尤其是皮革及织物内的杂质,极易对目标物的色谱峰造成严重干扰。可以认为:对于皮革及纺织品中DMFu检测结果的可靠性,主要依赖于实验操作的熟练程度及技巧。

图11-5 OPP的GC-MS选择离子色谱图

m/z=170、141、115)

尽管国内外针对皮革和纺织品形成了不同代号的检测方法,但这些方法的操作过程基本相同,即皮革和纺织品中DMFu的检测可以采用完全相同的操作,具体如下所述。

(1)样品的萃取

称取5g剪碎后的样品(精确至1mg),置于100 mL的具塞锥形瓶中,加入40 mL乙酸乙酯,在超声波作用下萃取20 min(频率45kHz,控制体系温度35℃以下),将具塞锥形瓶中的液体过滤到梨形烧瓶(或氮吹仪管)中;再加入20mL乙酸乙酯于具塞锥形瓶中,摇动1 min,使试样与乙酸乙酯充分混合,并将滤液过滤、合并;最后加入10 mL乙酸乙酯于锥形瓶中。重复上述操作,合并滤液。

(2)萃取样液的浓缩

可选用下述两种方法之一对萃取液进行浓缩处理:

① 旋转蒸发浓缩:在45℃下,用旋转蒸发仪将梨形烧瓶中的萃取液浓缩至约1 mL(注意不能蒸干)。

② 氮吹仪浓缩:在50℃下,在氮吹仪中用氮气将萃取液浓缩至约1 mL(注意不能吹干)。

(3)净化

试验前,向固相萃取柱(中性氧化铝,1g/6mL)内添加约0.5cm高的无水硫酸钠,并用乙酸乙酯将中性氧化铝小柱预淋洗两次,乙酸乙酯用量每次3mL,洗毕待用。

用吸管将浓缩后的萃取液注入固相萃取柱中,流出液收集到5 mL容量瓶内;用少量乙酸乙酯多次洗涤梨形烧瓶(或氮吹仪管),洗涤液依次注入固相萃取柱内,合并流出液于该容量瓶中,并用乙酸乙酯定容到刻度,摇匀后用0.45μm的聚酰胺滤膜过滤,样液进行GC-MS分析。

(4)仪器分析

采用GC-MS对样液中的DMFu进行分析,仪器参数如下:

• 色谱柱:DB-5ms(30m×0.25mm×0.25μm),或相当者;

• 进样口温度:250℃;

• 色谱-质谱接口温度:280℃;

• 进样方式:不分流进样,1 min后开阀;

• 载气:氦气,纯度≥99.999%,流速1.0 mL/min;

• 柱温:60℃保持1min,10℃/min升温至260℃,保持10min;

• 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),定量离子m/z = 113,定性离子m/z =85、59;

• 四极杆温度:150℃;

• 离子源温度:230℃;

• 溶剂延迟时间:3 min。

基于上述色谱条件,得到的DMFu的GC-MS色谱图及质谱图如图11-6所示。

图11-6 DMFu的GC-MS色谱图及质谱图

(a)色谱图(b)质谱图

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