聚碳酸酯(PC)是高效一種高性能透明工程塑料,是液相國家鼓勵發展的戰略性新興產業,廣泛用於醫療器械、色谱双酚電子電器、法测軌道交通、定聚航空航天等領域。碳酸目前,酯副聚碳酸酯的产物生產工藝主要分為三種:界麵縮聚光氣法(又稱光氣法)、熔融酯交換縮聚法和非光氣熔融酯交換縮聚法。氯化以雙酚A、钠中氫氧化鈉、苯酚二氯甲烷為主要原料,高效采用光氣法、液相熔融酯交換縮聚法生產聚碳酸酯的色谱双酚過程中,會產生大量含有雙酚A或苯酚的法测高鹽廢水,後經多級處理工序(分離、蒸發濃縮、幹燥、灼燒等)得到副產物固體氯化鈉或氯化鈉廢水,雖然雙酚A和苯酚在水中溶解度比較小,但兩種有機物仍然會以雙酚A或苯酚或其鈉鹽形式微量殘留。
雙酚A和苯酚均屬於有毒有害物質,會對植物的生長、人類和動物的神經係統、呼吸、腎髒、肝髒等造成不同程度的損害,因此食品或食品接觸材料、環境水質、防水塗料、皮革及皮革製品、酚醛樹脂等中雙酚A或苯酚的檢測尤為重要。許多國家頒布了雙酚A限量使用的政策法規,歐盟玩具安全指令修訂案(EU)2017/774中新增了限製物質——苯酚的限值。測定雙酚A或苯酚的方法有印記聚合物法、液相色譜-質譜法、高效液相色譜法、電化學法、熒光法、氣相色譜-質譜法、氣相色譜法等。氣相色譜-質譜法操作簡便,易氣化不完全、重現性差;液相-質譜法靈敏度高、分離效果好,但儀器價格昂貴不易在工業生產中推廣應用;熒光法操作步驟複雜、耗時長達8h。這些檢測方法難以滿足聚碳酸酯副產物氯化鈉生產企業對原料殘留、生產過程監控檢測及產品質量控製的檢測需求。固體鹽或鹽水中的雙酚A和苯酚同時檢測未見有文獻報道,筆者通過試驗條件優化,建立了高效液相色譜法測定聚碳酸酯副產物氯化鈉中雙酚A和苯酚含量的分析方法,該方法操作簡單,準確可靠,快速高效。
液相色譜儀:Agilent1120型,美國安捷倫科技有限公司。電子天平:AL204型,感量值為0.01mg,瑞士梅特勒-托利多公司。紫外可見分光光度計:TU-1810型,北京普析通用儀器有限責任公司。雙酚A:純度不小於99.9%,韓國LG集團。苯酚:純度為不小於99.9%,北京國藥集團化學試劑有限公司。甲醇:色譜純,德國默克公司。乙腈:色譜純,德國默克公司。實驗用水為超純水。
色譜柱:EclipsePlusC18型(250mm×4.6mm,5μm,美國安捷倫科技有限公司);柱溫:40℃;進樣體積:20μL;流動相:乙腈-甲醇、水(體積比為54:6:40);流量:1.0mL/min;檢測器:UV;檢測波長:278nm。
雙酚A標準儲備溶液:1000mg/L,稱取0.25g雙酚A,置於50mL燒杯中,加入少量乙腈-甲醇溶液(9:1)溶解,全部轉移至250mL容量瓶中,混勻,再用乙腈-甲醇溶液(9:1)定容至標線,搖勻。
苯酚標準儲備溶液:1000mg/L,稱取0.25g苯酚,置於50mL燒杯中,加入少量乙腈-甲醇溶液(9:1)溶解,全部轉移至250mL容量瓶中,混勻後,再用乙腈-甲醇溶液定容至標線,搖勻。
係列標準工作溶液:分別取雙酚A和苯酚標準儲備溶液各10mL,置於100mL容量瓶中,用乙腈-甲醇溶液定容至標線,配製成100mg/L的混合標準工作溶液。再依次分別移取0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,8.0mL的上述100mg/L的混合標準工作溶液,置於7個100mL容量瓶中,用乙腈-甲醇溶液定容至標線,配製成質量濃度均為0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,8.0mg/L的係列混合標準工作溶液,需現用現配。
稱取聚碳酸酯副產物氯化鈉樣品溶液10~15g(精確至0.0001g)於50mL燒杯中,加入少量水溶解,轉移至100mL容量瓶中,用水稀釋至標線,搖勻,經0.45μm有機膜過濾後,待測。
雙酚A和苯酚在紫外光譜區域均有較強的吸收,利用紫外可見分光光度計在200~400nm區域內,分別對質量濃度為10mg/L的雙酚A和苯酚標準溶液進行光譜掃描分析。發現雙酚A在268~285nm區域內有較強的紫外吸收,且在278nm處紫外吸收最強;苯酚在255~280nm區域也有強紫外吸收,在270nm處紫外吸收最強,綜合考慮雙酚A和苯酚兩種組分紫外吸收信號響應值,確定檢測波長為278nm。
分別使用EclipsePlusC18、ZORBAXEclipseXDB-C18型色譜柱對被測物質進行分離檢測,經比較發現兩者均可有效分離雙酚A和苯酚,考慮到氯化鈉鹽水本身呈現弱堿性,故選擇更適用於堿性化合物分析的EclipsePlusC18型的色譜柱。
常溫下雙酚A、苯酚幾乎不溶於水,極易溶解於乙腈或甲醇中,另外對UV檢測器其來說,乙腈在短波長上吸收最小,檢測時產生噪聲小;與水混合時乙腈粘滯係數更低,在柱內產生的壓力低、對苯酚的洗脫能力比單獨使用甲醇強,考慮到乙腈的價格相對較高,故選擇乙腈-甲醇混合溶液(9:1)作為流動相。
為篩選出最佳流動相配比,達到較好的分離效果,用乙腈甲醇溶液(9:1)與水分別以70:30、65:35、60:40的體積比進行試驗。試驗結果表明,逐漸增加流動相中水的比例,雙酚A和苯酚色譜峰麵積變化不明顯,分離效果顯著提高。因此,選擇乙腈-甲醇-水的比例為54:6:40,混合標準溶液色譜圖見圖1。
柱箱溫度對保留時間有明顯影響,提高溫度會使待測組分色譜峰保留時間提前,縮短分析時間;另一方麵提高溫度可使流動相粘度減小,提高柱效率,減少色譜柱對有機物的吸附作用。分別試驗了柱溫為25、30、35、40℃時雙酚A和苯酚的分離效果,保留時間見表1。結果表明,兩種物質的分離度大於均1.5。綜合考慮選擇40℃柱溫條件,實現目標峰的快速有效分離。
1.2色譜條件下測定1.3配製的係列標準工作溶液,以色譜峰麵積(y)對雙酚A、苯酚的質量濃度(x,mg/L)作標準工作曲線,以儀器基線噪音的3倍信噪比(S/N)所對應的溶液濃度為方法檢出限。計算得線性回歸方程、線性相關係數,線性範圍及檢出限見表2。
按照1.4製備樣品溶液,在1.2色譜條件下對樣品溶液分別平行測定6次,結果列於表3。由表3可知,測定結果的相對標準偏差分別為1.48%、1.33%,表明該方法具有較好的精密度。
稱取樣品配製成樣品溶液,平均分為兩份,測定其中一份,得到結果作為本底值,向另外一份中加入一定量100mg/L的苯酚和雙酚A標準溶液,按照所建立方法測定苯酚、雙酚A含量,計算加標回收率,結果列於表4。
由表4可知,苯酚、雙酚A的加標回收率為99.65%~100.05%,說明該方法具有較高的準確度,滿足分析要求。
建立了高效液相色譜法測定聚碳酸酯副產氯化鈉中微量雙酚A和苯酚含量的分析方法。該方法準確可靠、重複性好、操作簡便,實用性較強,適用於聚碳酸酯副產氯化鈉樣品或其水溶液等樣品中微量雙酚A和苯酚的快速檢測。
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