气相色谱法同时测定实验废水中24种防腐剂含量
黄锦波
1.吉姆斯（广州）实验技术有限公司，广州 510000
摘要 建立气相色谱法同时测定实验废水中24种防腐剂的含量。样品经甲醇溶解后，经0.22μm的有机滤膜过滤，以InertCap-17毛细管柱 (30m×0.25mm，0.25μm)为分离柱，柱温箱初始温度为100℃，流量为0.8ml/min，采用氢火焰离子化检测器检测，利用色谱峰面积外标法定量。1.2-丙二醇、1.3-丙二醇、1.3-丁二醇、1.2-戊二醇、甘油、1.2-己二醇、苯氧乙醇、辛甘醇、2.4-二氯苄醇、乙基己基甘油、氯苯甘醚在1～100μg/mL范围，甲基异噻唑啉酮、辛基异羟肟酸、对羟基苯乙酮、对羟基苯甲酸甲酯、2.6-二叔丁基对甲酚、4-丁基间苯二酚、对羟基苯甲酸正丙酯、苯乙基间苯二酚在5.0-100μg/mL范围，碘丙炔基丁基氨基甲酸酯甲酸酯、单辛酸甘油酯、红没药醇、吡罗克酮乙醇胺盐、单葵酸甘油酯在10-100μg/mL范围，均与色谱峰面积具有良好的线性关系，相关系数均大于 0.995，检出浓度为0.99～11.79μg/mL。样品平均加标回收率为 87.1%~108.2%，相对标准偏差为0.2%~5.7%（n=6）。该方法操作简单，可用于测定实验废水中24种防腐剂。
关键词 气相色谱法；实验废水；防腐剂
Simultaneous determination of 24 kinds of preservatives in experimental wastewater by GC
HUANG Jinbo
1. Jims (Guangzhou) Experimental Technology Co., Ltd. Guangzhou 510000， China）
Abstract A gas chromatography method was established for the simultaneous determination of 24 kinds of preservatives in experimental wastewater. After the samples were dissolved by methanol, they were filtered by 0.22μm organic filter membrane. InertCap-17 capillary column (30m×0.25mm, 0.25μm) was used as the separation column. The initial temperature of column temperature chamber was 100℃, and the flow rate was 0.8ml/min. 1.2-propylene glycol, 1.3-propylene glycol, 1.3-butanediol, 1.2-pentanediol, glycerol,1.2-hexanediol, phenoxyethanol, octyl glycol,2.4-dichlorobenzyl alcohol, ethylhexyl glycerol, chlorophenyl ether in the range of 1~100μg/mL, Methyl isothiazolinone, octylhydroxamic acid, p-hydroxyacetophenone, methyl p-hydroxybenzoate, 2.6-di-tert-butyl p-cresol, 4-butylresorcinol, n-propyl p-hydroxybenzoate, phenylethylresorcinol in the range of 5.0-100μg/mL, Iodopropargyl butyl carbamate, glycerol monocaprylate, red myrrh, pirroxone ethanolamine and glycerol mononuclide were in the range of 10-100μg/mL, and all had a good linear relationship with the chromatographic peak area, the correlation coefficients were greater than 0.995, and the detected concentrations were 0.99~11.79μg/mL.The average recoveries ranged from 87.1% to 108.2%, and the relative standard deviations ranged from 0.2% to 5.7% (n=6). The method is simple to operate and can be used to determine 24 kinds of preservatives in experimental wastewater.
Keywords Gas chromatography;Experimental wastewater; preservatives;
国家环境保护总局颁布的《水和废水监测分析方法》对水的监控项目有PH、总氮量、色度、残渣等项目；国家标准GB/T6682-2008《分析实验室用水规格和试验方法》对水的监控项目有PH值、电导率、可氧化物质含量、吸光度、蒸发残渣等；国家标准GB/T14848《地下水质量标准》对水的监控项目有重金属、微生物、氨氮、挥发性有机溶剂、农药残留等，均较少对废水中的防腐剂进行监控。在实验室活动中会接触含有各式各样防腐剂的日化用品与食品[1]。如排放的废水中含有防腐剂，容易抑制当地微生物的生长，威胁生态系统的平衡，因此需进行监控[2]。由于废水中含防腐剂的种类较多，因此有必要建立同时测定实验废水中多种防腐剂含量的分析方法。
目前，测定防腐剂的方法有液相色谱法[3]、高效液相色谱-串联质谱法[4]、气相色谱法[5]、气相色谱-质谱法[6]。对于易挥发的物质不适合用液相色谱与液相质谱法，同时经使用气相质谱法分析24种防腐剂时发现，测试的过程电压较大，氮气消耗量大，分析成本高。检测水质中的防腐剂含量方法已有报道，如宋洪强利用气相色谱法测定环境水质中苯氧乙醇，羟苯甲酯、羟苯乙酯、羟苯丙酯、乙基己基甘油、1.2-丙二醇、1.3-丙二醇、1.2-丁二醇1.2-己二醇，1.2-戊二醇的含量[7]，同时笔者也曾以气相色谱法参与相关废水中防腐剂的测试[8]，因此本试验选用气相色谱法。作为检测工作者，不断优化已有的检测方法，能减少分析时间，增加工作效率，节约分析成本，为进一步丰富检测水质中防腐剂含量的方法。
1 实验部分
1.1 主要仪器、试剂及样品
气相色谱仪：GC-7890型，品牌：安捷伦；电子分析天平： BSA224S-CW型，品牌：赛多利斯。
1.2-丙二醇参照品：编号为CIEQ-4-200030-0005，质量分数为99.5%，品牌：CNW；
1.3-丙二醇参照品：编号为CIEQ-4-200117-0005，质量分数为99.5%，品牌：CNW；
1.3-丁二醇参照品：编号为CDAA-RM-D0000961，质量分数为99.8%，品牌：ANPEL；
1.2-戊二醇参照品：编号为CDAA-420452，质量分数为99.9%，品牌：ANPEL；
甘油参照品：编号为CDAA-RM-D0003163，质量分数为99.4%，品牌：ANPEL；
1.2-己二醇参照品：编号为CDAA-3119428，质量分数为99.9%，品牌：ANPEL；
甲基异噻唑啉酮(MIT)参照品：编号为CDGO-802038，质量分数为96.9%，品牌：中国食品药品检定研究院；
苯氧乙醇参照品：编号为CDAA-RM-D0000169，质量分数为99.7%，品牌：ANPEL；
辛甘醇：编号为CDAA-760237，质量分数为99.1%，品牌：ANPEL；
2,4-二氯苄醇参照品：编号为CFDL-A13338，质量分数为99.0%，品牌：Alfa Aesar；
辛基羟肟酸参照品：编号为CFLD-S303820，质量分数为98.0%，品牌：阿拉丁（aladdin）；
对羟基苯乙酮参照品：编号为CDAA-RM-D0011749，质量分数为99.9%，品牌：ANPEL；
对羟基苯甲酸甲酯参照品：编号为CDAA-220037，质量分数为95.0%，品牌：ANPEL；
乙基己基甘油参照品：编号为CFMK-E858034，质量分数为99.5%，品牌：麦克林；
2.6-二叔丁基对甲酚（BHT）参照品：编号为CDGO-802038，质量分数为96.9%，品牌：中国食品药品检定研究院；
4-丁基间苯二酚参照品：编号为CDAA-390135，质量分数为99.8%，品牌：ANPEL；
对羟基苯甲酸正丙酯参照品：编号为CFDL-A10180，质量分数为99.0%，品牌：Alfa Aesar；
碘丙炔醇丁基氨甲酸酯（IPBC）参照品：编号为CDAA-RM-D0003096，质量分数为99.9%，品牌：ANPEL；
单辛酸甘油酯参照品：编号为CDAA-220286，质量分数为99.1%，品牌：ANPEL；
红没药醇参照品：编号为CDAA-760154，质量分数为90.0%，品牌：ANPEL；
氯苯甘醚参照品：编号为CDAA-RM-D0000863，质量分数为99.4%，品牌：ANPEL；
吡罗克酮乙醇胺盐(OCT)参照品：编号为CDAA-220054，质量分数为99.9%，品牌：ANPEL；
单癸酸甘油酯参照品：编号为CFEQ-4-491082，质量分数为97.0%，品牌：CNW；
苯乙基间苯二酚参照品：编号为CDAA-749081，质量分数为99.7%，品牌：ANPEL；
甲醇：色谱纯，上海易恩化学技术有限公司 ；
实验用水为去离子水，由赛多利斯Sartorius arium® comfort Ⅱ纯水仪制得；
生活废水：取自本实验室的实验废水。
1.2 溶液配制
1.2.1 24种防腐剂混合参照品储备液
分别称取1.1项下的24种参照品约10mg，用甲醇溶解并稀释于同一只10ml棕色比色管中，使得组分质量浓度约为1000 μg/mL混合参照品储备液。
1.2.2 24种防腐剂系列混合标准工作溶液
精密移取24种防腐剂混合参照品储备液0.01mL、0.04mL、0.05mL、0.1mL、0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL，分别置于9只10 mL棕色比色管中，用甲醇稀释至标线，配制成各组分质量浓度均分别为1、4、5、10、20、40、60、80、100μg/mL的系列混合标准工作溶液
1.3 色谱条件
色谱柱：InertCap-17型毛细管柱（30 m×0.25mm，0.25μm，岛津企业管理(中国)有限公司）；进样口温度：250℃；升温程序：初始温度为100℃，以10℃ /min 的速率升至 200℃，保持10min，再以20/min的速率升至250℃，保持7.5min；检测器温度：230 ℃；载气：高纯氮气；空气流量：300 mL/min；尾吹气流量：30mL/min；氢气流量：30mL/min；进样方式：不分流进样；进样量1μl。
1.4 实验方法
1.4.1样品处理
直接取样于0.22μm有机滤膜过滤后上机测试。
1.4.2 定量方法
取24种防腐剂的系列混合标准工作溶液及样品溶液，按1.3色谱条件进样分析，计算线性方程，采用外表曲线法进行定量，公式为：
样品中防腐剂的质量分数w按照式(1)计算
w=
×100 （1）
式中：w——样品中防腐剂的质量分数，μg/100g；
ρ——样品溶液中防腐剂的质量浓度，μg/mL；
V——样品溶液定容体积，mL；
——样品质量，g。
2 结果与讨论
2.1 仪器工作条件优化
2.1.1 色谱柱的选择
本试验分别考察了3种型号的毛细管柱，分别为InertCap-1色谱柱、InertCap-17色谱柱与InertCap- WAX柱，规格均为30m×0.25mm，0.25μm。结果发现WAX柱中为无法找到单辛酸甘油酯，碘丙炔基丁基氨基甲酸酯甲酸酯与单癸酸甘油酯。InertCap-1色谱柱、InertCap-17色谱柱均能找到24种防腐剂的色谱峰，同时以InertCap-1为分析柱的目标物的色谱峰的分离度均比InertCap-17的分离度要大，但是InertCap-1需要65分钟才能走完24种目标物，InertCap-17在30分钟内完成测试。因此综合分离度与分析时间考虑，本实验采用InertCap-17色谱柱作为分析柱。
2.1.2 柱温箱初始温度的选择
根据型号为InertCap-17的毛细管柱的测试温度范围要求为60℃-320℃。因此本试验设置的柱温箱初始温度分别为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、150℃，查看各个目标峰的分离度或响应值，结果发现柱温箱的温度小于100℃时，温度越低，对羟基苯乙酮与对羟基苯甲酸甲酯的分离度越大，但所需的分析时间就越长。当温度当大于100℃时，基线噪声相对偏大，对羟基苯乙酮与对羟基苯甲酸甲酯的色谱峰发生重叠，因此本实验采用的柱温箱初始温度为100℃。
2.1.3 载气流速的选择
确定了柱温箱的初始温度后，本试验分别设置载气流速为0.4ml/min，0.6ml/min、0.8ml/min、1ml/min、1.2ml/min、1.5ml/min进行测试，查看各个目标峰的分离度，结果发现载气流速越低，苯氧乙醇与辛甘醇的分离度越高，但是目标物的保留时间相对变长。当载气流速为小于或等于0.8ml/min的时候，苯氧乙醇与辛甘醇的分离度均大于1.5，考虑到分析的时间成本，本试验的载气流速采用0.8ml/min。
2.2 防腐剂的色谱行为
2.2.1 24种目标物混合标准溶液色谱图。
2.2.1 24种目标物的加标样品色谱图。
2.3 标准曲线与检出限
在1.3项下的色谱条件下，分别测定24种防腐剂系列混合标准工作溶液，以各组分质量浓度为横坐标（x）、色谱峰面积为纵坐标（y）绘制标准工作曲线，计算线性方程和相关系数。
取1.2.2项下的系列混合标准工作溶液中浓度为60μg/mL的曲线点，用甲醇溶剂逐级稀释，按1.3色谱条件下进行测定，并记录色谱峰面积，以3倍信噪比对应的质量浓度作为各种防腐剂的检出浓度。24种防腐剂的质量浓度线性范围、线性方程、相关系数和检出限列于表2。
表2 防腐剂标准曲线考察结果
序号 | 防腐剂 | 线性范围（μg/mL） | 线性回归方程 | 相关系数 | 检出浓度/（μg/mL） |
1 | 1.2-丙二醇 | 1.03-103.48 | y=57.481-0.147 | 0.9998 | 1.03 |
2 | 1.3-丙二醇 | 1.13-113.43 | y=55.541x-0.885 | 0.9997 | 1.13 |
3 | 1.3-丁二醇 | 1.08-107.78 | y=99.198x-1.649 | 0.9997 | 1.08 |
4 | 1.2-戊二醇 | 1.06-105.89 | y=35.811x-0.511 | 0.9986 | 1.06 |
5 | 甘油 | 0.99-99.40 | y=19.341x-0.688 | 0.9996 | 0.99 |
6 | 1.2-己二醇 | 1.13-112.89 | y=40.155x-0.148 | 0.9997 | 1.13 |
7 | 甲基异噻唑啉酮 | 5.86-117.25 | y=13.245x + 0.165 | 0.9992 | 5.86 |
8 | 苯氧乙醇 | 1.06-105.68 | y = 61.487x -0.235 | 0.9995 | 1.06 |
9 | 辛甘醇 | 1.07-107.03 | y=49.504x-0.473 | 0.9998 | 1.07 |
10 | 2,4-二氯苄醇 | 1.10-109.89 | y=31.489x-0.517 | 0.9999 | 1.10 |
11 | 辛基异羟肟酸 | 5.73-114.66 | y=66.679x-0.294 | 0.9993 | 5.73 |
12 | 对羟基苯乙酮 | 5.19-103.90 | y=37.681x-0.514 | 0.9991 | 5.19 |
13 | 对羟基苯甲酸甲酯 | 5.08-101.65 | y=91.781x-0.098 | 0.9988 | 5.08 |
14 | 乙基己基甘油 | 1.23-123.38 | y=71.485x-0.047 | 0.9998 | 1.23 |
15 | 2.6-二叔丁基对甲酚 | 5.67-113.37 | y=22.237x-0.346 | 0.9982 | 5.67 |
16 | 4-丁基间苯二酚 | 5.04-100.80 | y = 8.915x + 2.646 | 0.9999 | 5.04 |
17 | 对羟基苯甲酸正丙酯 | 5.69-113.85 | y = 33.789x + 0.048 | 0.9999 | 5.69 |
18 | 碘丙炔基丁基氨基甲酸酯甲酸酯 | 10.69-106.89 | y = 5.978x + 0.078 | 0.9995 | 10.69 |
19 | 单辛酸甘油酯 | 11.79-117.93 | y=56.713x-9.840 | 0.9989 | 11.79 |
20 | 红没药醇 | 11.78-117.90 | y =10.478x+0.078 | 0.9987 | 11.79 |
21 | 氯苯甘醚 | 1.11-111.33 | y =3.478x + 0.452 | 0.9995 | 1.11 |
22 | 吡罗克酮乙醇胺盐 | 10.49-104.90 | y = 7.278x + 0.452 | 0.9991 | 10.49 |
23 | 单葵酸甘油酯 | 10.28-102.82 | y=44.507x-0.173 | 0.9998 | 10.28 |
24 | 苯乙基间苯二酚 | 7.08-141.57 | y = 17.489x + 0.449 | 0.9998 | 7.08 |
由表2可知，24种防腐剂的线性相关系数均大于0.995，表明各防腐剂的线性良好。24种防腐剂中检出浓度最高的为单辛酸甘油酯（其检出浓度为11.79μg/mL），检出浓度最低的为甘油（其检出浓度为0.99 μg/mL）。
2.4 加标回收与精密度试验
取样品溶液，测定其中24种防腐剂的含量。依次向样品中分别添加0.1 ml、0.2ml、1.0mL 24种防腐剂混合标准储备液，按1.4.1处理后分析，每个水平平行测试6次，计算目标物的加标回收率平均值与相对标准偏差，结果见表3。
表3 加标回收与精密度试验结果
序号 | 化合物 | 水平测试 | 回收率/% | RSD/% | 序号 | 化合物 | 水平测试 | 回收率/% | RSD/% |
1
| 1.2-丙二醇
| 低 | 100.1 | 4.6 | 13
| 对羟基苯甲酸甲酯
| 低 | 90.4 | 1.9 |
中 | 99.5 | 3.7 | 中 | 99.9 | 3.1 |
高 | 98.2 | 0.7 | 高 | 93.3 | 1.5 |
2
| 1.3-丙二醇
| 低 | 106.7 | 5.1 | 14
| 乙基己基甘油
| 低 | 107.4 | 1.7 |
中 | 104.4 | 3.4 | 中 | 108.2 | 2.4 |
高 | 101.1 | 1.5 | 高 | 100.3 | 0.3 |
3
| 1.3-丁二醇
| 低 | 107.5 | 4.6 | 15
| 2.6-二叔丁基对甲酚
| 低 | 101.4 | 1.5 |
中 | 104.8 | 1.5 | 中 | 100.7 | 0.9 |
高 | 102.4 | 0.7 | 高 | 100.1 | 0.8 |
4
| 1.2-戊二醇
| 低 | 101.1 | 1.5 | 16
| 4-丁基间苯二酚
| 低 | 97.3 | 2.0 |
中 | 99.7 | 1.7 | 中 | 101.9 | 1.7 |
高 | 95.4 | 2.2 | 高 | 99.8 | 1.3 |
5
| 甘油
| 低 | 98.4 | 3.1 | 17
| 对羟基苯甲酸正丙酯
| 低 | 109.6 | 3.8 |
中 | 99.1 | 3.0 | 中 | 104.8 | 1.8 |
高 | 100.0 | 1.3 | 高 | 100.6 | 0.9 |
6
| 1.2-己二醇
| 低 | 98.7 | 1.1 | 18
| 碘丙炔基丁基氨基甲酸酯甲酸酯
| 低 | 92.7 | 2.0 |
中 | 99.1 | 0.8 | 中 | 105.6 | 5.7 |
高 | 101.4 | 0.7 | 高 | 100.5 | 0.8 |
7
| 甲基异噻唑啉酮
| 低 | 89.0 | 3.3 | 19
| 单辛酸甘油酯
| 低 | 106.7 | 4.1 |
中 | 95.1 | 2.7 | 中 | 99.6 | 3.7 |
高 | 91.1 | 2.7 | 高 | 100.9 | 0.6 |
8
| 苯氧乙醇
| 低 | 87.1 | 3.0 | 20
| 红没药醇
| 低 | 106.7 | 0.7 |
中 | 98.7 | 1.1 | 中 | 107.1 | 0.4 |
高 | 96.6 | 0.4 | 高 | 101.5 | 0.2 |
9
| 辛甘醇
| 低 | 105.5 | 2.9 | 21
| 氯苯甘醚
| 低 | 94.7 | 5.6 |
中 | 102.2 | 2.4 | 中 | 99.7 | 4.0 |
高 | 99.8 | 2.3 | 高 | 100.4 | 0.4 |
10
| 2.4-二氯苄醇
| 低 | 88.2 | 3.7 | 22
| 吡罗克酮乙醇胺盐
| 低 | 97.3 | 3.5 |
中 | 91.0 | 3.1 | 中 | 100.3 | 4.3 |
高 | 100.0 | 0.9 | 高 | 99.5 | 0.5 |
11
| 辛基异羟肟酸
| 低 | 105.1 | 2.8 | 23
| 甘油葵酸酯
| 低 | 88.6 | 0.9 |
中 | 104.1 | 1.7 | 中 | 89.9 | 1.7 |
高 | 103.3 | 1.3 | 高 | 90.0 | 1.9 |
12
| 对羟基苯乙酮
| 低 | 103.2 | 4.5 | 24
| 苯乙基间苯二酚
| 低 | 89.8 | 2.8 |
中 | 93.1 | 1.3 | 中 | 103.1 | 1.3 |
高 | 97.8 | 1.6 | 高 | 100.4 | 0.7 |
由上表可知，24种防腐剂的加标回收率范围为87.1%~108.2%，相对标准偏差为0.2%~5.7%（n=6）。这表明本试验的方法可用于检测生活废水中24种防腐剂的含量。
3 结语
利用气相色谱法同时测定实验废水中24种防腐剂的含量，其前处理操作简单，可行性强。既可为实验室对所排放废水中的防腐剂含量进行监控，避免污染环境，也可为相关的实验人员提供一种分析废水中防腐剂含量的方法。
参考文献
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