史琪
(上海天祥質量技術服務有限公司,上海 200237)
我國不僅是合成染料生產大國,也是全球最大的合成染料消費國和需求國[1],截至2020年末,我國染料行業表觀消費量59.66萬噸,較上年增加1.17萬噸,同比增長2%,總體穩中有升。染料作為一種重要的工業原材料,廣泛用于各種消費品生產,包括服裝、鞋帽、食品包裝、油墨、皮革和造紙等[2]。在這些應用領域中,染料絕大部分應用于各種纖維的著色,約占總產量的90%,其中分散染料和活性染料這兩種染料產量約占總產量的75%。
染料的應用越來越廣泛,逐漸成為人們日常生活中的必需品,然而染料的安全性是不可忽視的重要問題,其中最嚴重的問題是染料的致癌性。致癌染料內容定義包括兩項[3]:一項是偶氮類染料,在與人體皮膚接觸時,由于人體新陳代謝產生了還原性物質,破壞了偶氮結構生成氨基,產生的芳香胺具有致癌性;另一項是在染料合成中,中間體芳香胺或者其同素異構體反應較慢或不完全,容易造成中間體的殘留,形成了致癌性染料。
建立紡織品中致癌致敏染料以及其他禁用染料的測試方法,對促進紡織業生態化發展和保護人體健康安全具有重大的意義。目前,其檢測方法有高效液相色譜法(HPLC)[4]、高效液相色譜-質譜法(LC-MS)[5]、氣相色譜-質譜法(GS-MS)[5]、高效液相色譜-串聯質譜法(LC-MS-MS)[6]以及其他先進檢測技術。其中,LC-MS-MS法憑借選擇性高、靈敏度高、準確性高和速度快等優勢[7],在染料檢測中受到國內外研究者的廣泛關注和青睞。
本文將建立分散染料及其他染料的高效液相色譜-串聯質譜檢測方法。該方法具有提取效果好、回收率高、檢測限值低、范圍大和雜質干擾少等特征[8],能夠對染料進行準確的定性和定量分析,符合歐洲標準指令。
1.1.1 儀器設備
高效液相色譜串聯質譜儀,配有Triple Quad 4500型電噴霧離子源;可超聲控溫水??;具帽試管;容量為2 mL的注射器;孔徑為0.45μm的PTFE膜材過濾器。
1.1.2 化學試劑
甲醇、乙腈(均為色譜級);超純水;乙酸銨;各種染料標準品。
分別稱取各染料標準品,溶于甲醇,可適當超聲使其充分溶解,并定容為單標標準儲備溶液;分別移取單標標準儲備溶液,用甲醇定容,配制成2 mg/L的混合標準中間儲備溶液;上機前,用甲醇與水體積比為1∶1的溶液稀釋,配制成質量濃度為0.02 mg/L、0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.40 mg/L的標準工作溶液。
準確稱取0.50 g試樣(精確至0.01 g),置于具帽試管中,準確加入7.5 mL甲醇,加塞密閉;置于超聲波浴中70℃提取30 min后,冷卻至室溫,用一次性注射器將樣品溶液通過0.45μm PTFE過濾器過濾至樣品小瓶中,用V(甲醇)∶V(水)=1∶1的溶劑稀釋10倍后進行LC-MS/MS分析。
1.3.1 色譜條件
C18型色譜柱,2.1 mm×150 mm,3.5μm粒徑。流速0.3 mL/min;柱溫40℃;流動相:A表示物質的量濃度為5 mmol/L乙酸銨水溶液;B表示乙腈;進樣體積10μL;洗脫程序:0~2 min,95%A;2~10 min,95%~2%A;10~15 min,2%A;15~15.1 min,2%~95%A;15.1~20 min,95%A,停止。
1.3.2 質譜條件
ESI離子源,離子源溫度500℃,電壓±4 500 V,檢測模式為多反應監測正負離子模式(MRM),染料化合物質譜離子及其他儀器參數見表1。
表1 各個染料化合物質譜離子及其他儀器參數
續表1 各個染料化合物質譜離子及其他儀器參數
目前,國內外大部分法規及標準使用的溶劑均為甲醇,部分國際標準使用其他溶劑,如ISO 16373-2:2014《紡織品染料第2部分:包括致敏和致癌染料在內的可提取染料的測定用一般方法(使用吡啶-水法)》標準使用吡啶;國家標準方法是針對其中幾個物質,使用二甲苯、氯苯或者乙醇等。本文選用甲醇作為萃取試劑,主要是因為其具有普適性,對大部分樣品及標品的溶解性較好。
2.2.1 標準曲線繪制
配制5個濃度的標準線性點,以峰面積和濃度分別為Y、X軸,作線性方程,結果見表2。從表2中可以看出,濃度與峰面積呈良好的線性關系,其相關系數R2可以達到0.995以上。
表2 染料的線性關系及相關系數
2.2.2 準確度和精密度測定
稱取0.5 g樣品,分別添加一定濃度的標品,以3個濃度點分別制成6個平行樣品,按照樣品處理方式萃取樣品;分3天進行回收添加試驗,測定其回收率及相對標準偏差。染料精密度RSD及準確度回收率的具體結果見表3。
由表3可見:染料的回收率在94%~108%,說明準確度較好;RSD在1.7%~8.9%之間,表明精密度也較高。
表3 染料精密度、準確度及回收率
2.2.3 方法檢出限
檢出限取3倍信噪比分析,測得27種染料檢出限范圍在0.5 mg/kg左右,可以滿足國標對部分染料的測試要求,結果見表4。
表4 染料檢出限
續表3 染料精密度、準確度及回收率
本文介紹的HPLC-MS-MS測定紡織品染料的方法,檢出限低,測試時間短,可以同時測試多種物質,且操作簡單,精密度和準確度都較高,可以滿足目前國內外標準對染料限值的要求。