高效液相色谱法分离测定湿巾中的荧光增白剂

高效液相色谱法分离测定湿巾中的荧光增白剂*

魏峰1, 2, 3吴际萍3殷祥刚3葛明桥2

(1. 无锡出入境检验检疫局，无锡，214101;

2. 江南大学生态纺织教育部重点实验室，无锡，214122;

3. 江苏出入境检验检疫局纺织工业产品检测中心，无锡，214101)

摘要：建立高效液相色谱-二极管阵列检测法分离测定湿巾中三种荧光增白剂FWA 220、FWA 113和FWA 71等物质的方法。采用Eclipse XDB-C18 (4.6 mm×250 mm，5 μm) 色谱柱，流动相为乙腈-5 mol/L醋酸铵溶液进行梯度洗脱，检测波长为350 nm。实验结果表明，三种荧光增白剂在0.01 ～ 400.00 mg/L范围内具有良好的线性关系(相关系数均大于0.999 5)，检出限和定量限分别在0.01 ～ 0.10 mg/L和0.5 ～ 5.0 mg/kg范围内。添加水平在10 ～ 800 mg/kg时，回收率范围为91.4% ～ 102.2%，相对标准偏差(n=6)为1.6% ～ 5.1%。该方法精密度高，重现性好，结果准确可靠，为荧光增白剂FWA 220、FWA 113和FWA 71的质量评价提供了有效方法。

关键词：高效液相色谱，荧光增白剂，分离测定

中图分类号：TQ610.7文献标志码：A

收稿日期：2014-11-17

作者简介：魏峰，男，1984年生，工程师。研究方向为有毒有害物质检测技术开发。

荧光增白剂是一类在日光照射下，能够通过吸收光线中的紫外线，使分子激发后再度回到基态时发射出能量较低的蓝紫光的化合物。通过在产品中添加荧光增白剂，可以使被作用物上的蓝紫光反射量得以增加，从而抵消原物体上因黄光反射量多而造成的黄色感，使产品在视觉上产生洁白、耀目的效果[1-2]。正是基于此原理，荧光增白剂可以有效地提高基体的白度和保证基体的亮度，因此，它在纺织品、洗涤用品、纸张和塑料制品等产品中得到了广泛的应用。目前，世界上已经报道的荧光增白剂大致可分为五大结构类型[3]，由于结构不同，这些荧光增白剂的应用领域也有所不同。其中，双三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白剂被大量应用于棉纤维及某些合成纤维。

湿巾是现代社会中公众餐饮、外出游玩等时常用的一次性卫生产品，国内小作坊及部分商家常通过回收废弃用湿巾或其他污染过的一次性卫生用品进行再度加工，制造新的湿巾。为了避免回收原料生产的湿巾发黄的缺点，常会在生产过程中加入荧光增白剂，使产品得到增白和增亮的效果，但这对人们的身体健康带来了一定的隐患。目前，针对这类荧光增白剂进行检测判定的方法并不常见，而FWA 220、FWA 113和FWA 71是三种常用于棉纤维、黏胶纤维、纸浆和涂布生产过程中的荧光增白剂。本文开发出一种新的检测方法，能够快速、简便、可靠、准确地将湿巾中目标荧光增白剂(结构式见图1)进行定性定量鉴别，并能够将这三种荧光增白剂进行有效分离。这为测定荧光增白剂中FWA 220、FWA 113和FWA 71提供了技术支撑，同时也为鉴别纺织产品中的荧光增白剂提供了前期准备。

*江苏省博士后科研资助计划项目(1302164C)

1试验部分

1.1　仪器与试剂

Lambda 25型紫外-可见分光光度计(PE公司)；Agilent 1260型高效液相色谱仪，DAD检测器(安捷伦科技有限公司)；Milli-Q型超纯水仪(美国Millipore公司)；DKZ-450B型电热恒温振荡水槽(上海森信实验仪器有限公司)。

图1　三种荧光增白剂的结构式

乙腈(HPLC级，德国Merck公司)；乙酸铵(液相色谱纯，Sigma公司)；超纯水(18.2 MΩ·cm)；荧光增白剂标准品FWA 220、FWA 113和FWA 71(美国International Laboratory)；实验用湿巾(购于江苏无锡市场)。

1.2　标准溶液的配制

分别称取一定质量的荧光增白剂标准品FWA 220、FWA 113和FWA 71，加入到棕色容量瓶中，纯水溶解，待其完全溶解后，定容至刻度线，得到质量浓度为1 000 mg/L的荧光增白剂标准母液。

将已配制浓度为1 000 mg/L的FWA 220、FWA 113和FWA 71标准母液按照体积比为4∶1∶1的比例移取，得到含有FWA 220浓度为400 mg/L，FWA 113和FWA 71浓度均为100 mg/L的溶液。在此基础上将溶液进行逐级稀释，得到系列浓度的荧光增白剂标准溶液。

1.3　样品的处理

将样品裁剪成约5 mm×5 mm大小，混合均匀后准确称取0.2 g(精确至0.001 g)不含有荧光增白剂的空白样品于25 mL带塞比色管中，加入适量已知浓度的混合标准溶液。过夜避光放置使荧光增白剂标准溶液被空白样品吸收，随后加入20 mL超纯水，在80 ℃避光振荡提取60 min[4]，取出后迅速冷却至室温。提取液过0.45 μm水相滤膜，待液相色谱测定。

1.4　仪器条件

紫外-可见分光光度计测试条件：测试波长为350 nm。

液相色谱条件：色谱柱为Eclipse XDB-C18 (4.6 mm × 250 mm，5 μm)；进样量为25 μL；柱温为30 ℃；检测波长为350 nm；流速为1 mL/min；后运行时间为10 min；流动相A为5 mol/L醋酸铵水溶液；流动相B为乙腈。梯度洗脱条件见表1。

表1　梯度洗脱条件

2结果与讨论

2.1　定性检测

通过调变流动相、柱温等参数，最终确定本试验参数能够成功地将三种荧光增白剂分别鉴定出来。图2(a)为三种荧光增白剂FWA 220、FWA 113和FWA 71的液相色谱图。从图中可以看出，三种荧光增白剂出峰峰型较好，并且能够将三种荧光增白剂进行有效分离。本方法之所以选择梯度洗脱，主要是因为如果用乙腈-5 mol/L醋酸铵水溶液(40%∶60%)直接洗脱，所得峰型较差，存在着较为严重的前伸现象，并且三种荧光增白剂不能够被有效分离。因此，选用极性较大的流动相先行洗脱后，再进行梯度洗脱，能够有效地降低峰前伸现象，实现对靶标物质进行分离检测的目的。图2(b)为三种荧光增白剂的光谱图，这为能够定性鉴别荧光增白剂种类提供了光谱基础。由于在FWA 220荧光增白剂结构式中存在着更多的磺酸钠基团，因此其光谱图与FWA 113和FWA 71光谱图存在着较为明显的不同。

(a)高效液相色谱图

(b)光谱图 图2　三种荧光增白剂的谱图

2.2　定量检测

将配制好的系列浓度荧光增白剂标准溶液分别采用紫外-可见分光光度计和高效液相色谱仪进行检测。图3(a)表明，对于FWA 113和FWA 71样品，在1 ～ 100 mg/L范围内，样品的吸光度与溶液中荧光增白剂的浓度具有良好的线性关系；而对于FWA 220样品来说，在1 ～ 300 mg/L范围内，样品的吸光度与溶液中荧光增白剂的浓度具有良好的线性关系；三种荧光增白剂标准溶液的吸光度与浓度的线性相关系数均大于0.999。与此同时，紫外数据结果表明，三种荧光增白剂的摩尔消光系数的大小顺序为εFWA 71>εFWA 113>εFWA 220，此结论也被随后的高效液相色谱试验所证实。由图3(b)可以看出，三种荧光增白剂的峰面积与荧光增白剂浓度具有良好的线性关系(线性相关系数大于0.999 5，见表2)。在相同的质量浓度下，FWA 113和FWA 71的峰面积相差无几，而FWA 220的色谱峰面积则小得多，这也是FWA 220样品的检出限和定量限相比FWA 113和FWA 71的检出限和定量限(在不含荧光增白剂的空白样品基质中加入系列标准溶液进行前处理后测定所得)浓度要高的主要原因(见表2)。通过本文开发的方法，能够在较大浓度范围内对三种荧光增白剂FWA 220、FWA 113和FWA 71进行定性定量分离鉴定。

(a)紫外-可见分光光度法

(b)液相色谱法 图3　三种荧光增白剂的标准曲线

表2溶液中荧光增白剂的线性关系、相关系数、

仪器检出限和方法定量限

荧光增白剂线性范围/(mg·L-1)回归方程线性相关系数仪器检出限/(mg·L-1)方法定量限/(mg·kg-1)FWA2200.01～400y=15.62x+12.130.999510.105.0FWA1130.01～100y=37.33x+1.560.999910.015.0FWA710.01～100y=58.37x+3.150.999900.010.5

注：x为溶液中荧光增白剂浓度，mg/L；y为峰面积。

2.3　测试方法回收率和精密度试验

在空白样品中添加适量已知浓度的标准溶液，进行添加回收试验，共选取3个浓度，每个浓度进行6次重复试验，方法回收率和精密度见表3。结果显示，3种荧光增白剂的加标回收率范围在91.4%～102.2%之间，相对标准偏差为1.6%～5.1%，表明本测定方法重复性很好。

表3空白样品中目标分析物质在3个添加水平

下的回收率和精密度测定结果(n=6)

荧光增白剂添加量/(mg·kg-1)回收率/%相对标准偏差/%FWA2204092.13.520093.32.480095.85.1FWA1131092.22.75096.44.420099.23.0FWA711097.31.65091.42.5200102.23.2

3结语

本文利用液相色谱(DAD)法成功实现了对湿巾中FWA 220、FWA 113和FWA 71三种荧光增白剂的定性定量鉴定检测。精密度试验表明，本文开发的方法简便可靠、结果准确、重复性好。因此可以作为湿巾中荧光增白剂FWA 220、FWA 113和FWA 71含量的检测方法，为定性和定量分析纺织产品中的荧光增白剂提供了一种技术手段。

参考文献

[1]袁跃华,朱永军,田茂忠.荧光增白剂的应用及发展趋势[J].山西大同大学学报:自然科学版,2010,26(5):40-43.

[2]NAIK S N, PORO S S. Advance in the area of fluorescent compounds[J]. Colourage,1995,8:56-58.

[3]谭曜,王群威,许迪明，等.塑料制品中荧光性增白剂定性定量测定方法的确立[J].塑料工业,2011,39(6):52-55.

[4]高君,李萍,陈曦，等.GB/T 27741—2011纸和纸板 可迁移性荧光增白剂的测定[S].国家质量监督检验检疫总局，2011.

Separation and determination of the fluorescent whitening

agents in wet wipes by liquid chromatography

WeiFeng1,2,3,WuJiping3,YinXianggang3,GeMingqiao2

(1. Wuxi Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau;

2. Key Laboratory of Eco-Textiles (Jiangnan University), Ministry of Education;

3. Textile Industry Products Testing Center of Jiangsu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau)

Abstract:A new method was established to determine three fluorescent whitening agents (FWA 220, FWA 113 and FWA 71) in wet wipes by liquid chromatography (DAD). The fluorescent whitening agents were analyzed by Eclipse XDB-C18 column (4.6 mm × 250 mm, 5 μm), with the acetonitrile-5 mol/L ammonium acetate solution as the mobile phase in a gradient elution mode. Meanwhile, the detection wavelength was 350 nm. Experimental results show there is a good linear relationship in the range of 0.01～400 mg/L for three fluorescent whitening agents (correlation coefficient greater than 0.999 5), the limits of detection ranges from 0.01 mg/L to 0.10 mg/L, and the method limits of quantification ranges from 0.5 mg/kg to 5.0 mg/kg. The recoveries are in the range between 91.4% and 102.2%, and the relative standard deviations (n=6) range from 1.6% to 5.1%. The results show that this method is precise and reliable, with good reproducibility for the determination of FWA 220, FWA 113 and FWA 71.

Keywords:liquid chromatography, fluorescent whitening agent, separation and determination