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【摘要】 目的 建立用高效液相色谱同时测定车间空气中过氧化苯甲酰、苯甲酸的测定方法。 方法 车间空气中过氧化苯甲酰用微孔滤膜采集,无水乙醇洗脱,被还原剂还原成苯甲酸,用紫外检测器定量。 结果 本法过氧化苯甲酰、苯甲酸最低检出量均为0.1μg,最低检出浓度为2.2×10-3mg/m3(采集45L气体)两者在0~100μg/ml之间,线性关系良好。r=0.9999,RSD 1.99%~3.74%之间。平均加标回收率为99.1%,100.1%。 结论 方法简便、可靠、灵敏、设备要求不高,可广泛用于基层单位对车间空气中过氧化苯甲酰及苯甲酸的采集和测定。
【关键词】 过氧化苯甲酰;苯甲酸;车间空气;高效液相色谱
过氧化苯甲酰简称BPO,它是一种强氧化剂,性质极不稳定,是危险品,属一级有机氧化剂,危险编号为22004,在化工行业中广泛用作化合反应的引发剂、交联剂等。在空气中易分解为苯甲酸。美国、西欧等国家都制定了过氧化苯甲酰职业接触卫生标准,并有相应的检测方法。我国于2002年制定过氧化苯甲酰职业短时间接触限值为12.5mg/m3;8h加权容许浓度为5mg/m3[1]。苯甲酸常用作食品、医药防腐剂及工业合成原料,对人体有潜在危害。鉴于目前对二者均无配套的监测方法,本文根据过氧化苯甲酰、苯甲酸的特性,参考了相关的先进检测技术,结合我国基层监测工作的实际情况,建立了车间空气中过氧化苯甲酰、苯甲酸同时测定的高效液相色谱测定方法。
1 材料与方法
1.1 原理 空气中过氧化苯甲酰用微孔滤膜采集,无水乙醇洗脱,在盐酸羟胺作用下还原为苯甲酸,用高效液相色谱仪测定,以保留时间定性,峰面积定量。
1.2 仪器、器材及试剂 微孔滤膜,孔径0.8μm,采样夹1,滤料直径40mm,采样夹2,滤料直径25mm。空气采样器,流量0~5L/min。具塞比色管,50ml。SP8810高效液相色谱仪(美国热电公司);柱:C18 10μm4mmid×25mm不锈钢柱;紫外检测器:波长230nm;流动相:甲醇-0.02mol/L乙酸胺溶液(1+9);流速:1ml/min,进样量为10μl;无水乙醇(GR);过氧化苯甲酰,纯度大于99%(必要时标定);标准溶液浓度(0.05mg/ml);50g/L的盐酸羟胺溶液。
1.3 样品的采集 现场采样按GBZ159执行。用40mm微孔滤膜采样夹,以3L/min流速采集15min空气样,作为短时间采样数份;25mm微孔滤膜采样夹,以1L/min流速采样8h,作为长时间采样样品数份;将采样夹佩戴于监测对象胸部,按长时间采样方式采集个体样品数份。
1.4 样品处理 将采集有样品的微孔滤膜各1份放入10ml具塞比色管中,加入5.0ml无水乙醇,在高速液体混合器上混匀1min,静置5min后,将混匀后的液体移入另~10ml具塞比色管中,加入5ml 50g/L盐酸羟胺溶液,置高速液体混合器上混匀1min,用无水乙醇定容至刻度,放置10min,然后过0.5μm滤膜,进样10μl,样品与标准曲线比较定量。另各取1份微孔滤膜放入10ml具塞比色管中,按上述步骤待测(作为空白样品,扣除本底苯甲酸)。
1.5 标准曲线的制作 取过氧化苯甲酰标准溶液5个浓度依次测定,操作同样品,做平行试验,结果见表1。结果表明过氧化苯甲酰浓度在0.0~100mg/L范围内呈线性关系,相关系数为0.9999。
表1 标准曲线回归方程(略)
1.6 样品测定 测定样品及空白,进样量为10μl。
1.7 计算公式
C, mg/m3=10×(C1- C0)V0
C–空气中过氧化苯甲酰浓度,mg/m3
C1-测量样液中过氧化苯甲酰浓度,μg/ml
C0-测得空气中苯甲酸换算成过氧化苯甲酰浓度,μg/ml
V0-换算成标准状态下采样体积,L。
C0 mg/m3=10×C20.992×V0
C0-空气中苯甲酸浓度,mg/m3
C2-测得空气中苯甲酸相当过氧化苯甲酰浓度,μg/ml
V0-换算成标准状态下采样体积,L。
时间加权平均浓度按GBZ159规定计算。
2 结果
2.1 采样方法选择 过氧化苯甲酰以气溶胶形式存在于工作场所空气中,故选用滤料进行采样。常用滤料有微孔滤膜、测尘滤膜、玻璃纤维滤膜,通过比较发现,微孔滤膜采样效率高,且本底低。
2.2 波长的选择 将浓度为0.1mg/ml的苯甲酸溶液于紫外可见分光光度计上进行波长扫描,从扫描图看出,苯甲酸在230nm和275nm处均有特征吸收,230nm处的吸收较理想,故选230nm为检测波长。
2.3 溶剂的选择 微孔滤膜成份较为复杂,选择洗脱溶剂要满足几个条件,洗脱效率高;不与微孔滤膜发生化学反应,对人体及环境毒物作用小,经济。根据过氧化苯甲酰溶于无水乙醇、乙醚、氯仿和苯的特点[2],选以上四种作溶剂,分别测定,结果表明,用无水乙醇、氯仿、苯作溶剂其响应值无明显差异,乙醚作溶剂,响应值不稳定,波动范围较大,可能是乙醚沸点太低,容易挥发,溶剂的体积不易控制所致。因此我们选择先用无水乙醇溶解,再用盐酸羟胺溶液将过氧化苯甲酰还原为苯甲酸。用无水乙醇洗脱滤膜,其谱峰清晰,峰形好。
2.4 还原剂的选择 试验了碘化钾、盐酸羟胺作为还原剂,结果发现碘化钾分解后产生I2析出,I2具有氧化性不利于正反应的进行,而且对色谱柱的使用寿命有损害。NH2oH·HCl分解后产生NH4Cl不发生任何不利的因素,而且溶液的pH值恰在中性,适于分析。
2.5 还原剂用量的确定 取已知浓度为0.05mg/ml的过氧化苯甲酰溶液,分别加入不同体积的50g/L盐酸羟胺溶液进行反应,测得结果见表2。
表2 还原剂用量的确定(略)
实验结果表明:盐酸羟胺用量达到3ml,转化率能达到98.2%,用到4ml时,转化率能达100%,为保证浓度较高的过氧化苯甲酰安全转化,方法选用5ml还原剂。
2.6 转化时间的确定 在不含有过氧化苯甲酰的微孔滤膜上加入一定量的过氧化苯甲酰,制成含过氧化苯甲酰0.05mg/ml试样,用5.0ml无水乙醇依法提取,然后加入50g/L盐酸羟胺5ml,分别反应不同时间后进行测定,结果如表3。由表3看出,还原反应5min后,测定值达95%以上,并趋于稳定,本法选择反应时间10min。
表3 转化时间的确定试验(略)
2.7 方法的精密度试验 分别配制加标量为0.03mg/ml,0.050mg/ml,10mg/ml 3个不同浓度微孔滤膜样品,每个样品做8个平行样,按方法操作,结果如表4。由表4看出,方法的标准偏差在1.25×10-3~2.03×10-3之间,平均标准差为1.60×10-3,变异系数在1.99%~3.74%之间,平均变异系数为2.90%。
表4 方法的精密度(略)
2.8 方法准确度(加标回收试验) 用微量注射器将过氧化苯甲酰、苯甲酸标准溶液点滴到4份滤膜上,挥干后分别放入10ml具塞比色管中,,再依次加入标准液0.01、0.04、0.08、0.10mg/ml,按前法测定。将测定值与加标值比较,二者回收率分别为98.5%、98.1%、99.2%、100.4%及101.2%、100.5%、99.7%、99.1%,由于样品实际上测定的是苯甲酸,不存在方法学上的差异,实验结果也表明了这一点。
2.9 干扰试验 在车间工作场所中,由于过氧化苯甲酰极易分解为苯甲酸,二者均以气溶胶的形式较高浓度存在,所以测定过程中需要对二者相互干扰加以考虑,实验表明,通过设置标本,1份用来测过氧化苯甲酰,另一份作为本底测苯甲酸(测定中折算为过氧化苯甲酰予以扣除)效果满意。同时既能排除测定过氧化苯甲酰对苯甲酸的干扰,也掌握了空气中苯甲酸的浓度,对开展空气中苯甲酸的研究,制订完善相应的车间空气卫生标准都具有积极的意义。
本文采用微孔滤膜采样,无水乙醇洗脱,盐酸羟胺还原,HPLC紫外检测器测定车间空气中过氧化苯甲酰,方法的标准曲线线性范围,精密度、最低检出浓度、转化率等指标符合方法学的要求,可作为车间空气中过氧化苯甲酰的短时间接触限值和8h时间加权容许浓度的测定。
【参考文献】
1] GBZ-2002,工作场所有害职业接触限值[S].
[2] AOAC.分析方法手册(上册)[M].第15版.北京:中国科学技术出版社,1990.
作者单位:济宁市疾病预防控制中心,山东 济宁 272000.