柱切换离子色谱法研究二元表面活性剂-草甘膦微乳剂热贮稳定性＊

赵振东，谢艳丽

(海南大学材料与化工学院，海口 570228)

柱切换离子色谱法研究二元表面活性剂-草甘膦微乳剂热贮稳定性＊

赵振东，谢艳丽

(海南大学材料与化工学院，海口 570228)

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)进行表面活性剂的复配，应用柱切换离子色谱法,通过测定草甘膦含量评价其热贮稳定性。草甘膦的质量浓度在0.02～5 mg/L范围内与色谱峰面积呈良好的线性，相关系数r=0.999 6，检出限为0.009 mg/L(S/N=3)，保留时间和峰面积重复性分别为0.72%，1.63%(n=6)，回收率为97.96%～102.23%。配制的阴/非离子二元表面活性剂复合体系-草甘膦微乳剂在(54±2)℃条件下贮藏14 d后，分解率小于5%，为合格，配方热贮稳定性良好。该方法简单、准确，灵敏度高，可用于二元表面活性剂-草甘膦微乳剂的热稳定性研究。

草甘膦；柱切换；离子色谱；热贮

AbstractSodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) and fatty alcohol-polyoxyethylene ethe(AEO) were used for making a mixture of surfactants. Thermal storage stability was studied in binary ionic/nonionic surfactants-glyphosate microemulsion by ion chromatography coupled with column-switching, through detection of glyphosate. The results exhibited good linearity in the range of 0.02-5 mg/L. The limit of detection was 0.009 mg/L. The repeatability of retention time and peak area was 0.72%，1.63%，respectively. The standard addition recoveries between 97.96% and 102.23%. The dissociation of the binary ionic/nonionic surfactants-glyphosate microemulsion was below 5% after being stored for 14 days at (54±2)℃ . This method is simple，reliable and sensitive, it can be used for researchment of thermal stability of binary surfactants-glyphosate microemulsion.

Keywordsglyphosate; column-switching; ion chromatography; thermal storage

草甘膦是美国孟山都公司于20世纪70年代研制的一种广谱灭生性水溶性除草剂，化学名为N-(膦羧甲基)甘氨酸，在我国，其生产和使用量均较大。草甘膦微乳剂研究顺应了农药制剂向高含量、环境友好方向发展的需求［1-3］。但当前农药微乳剂多采用单一性质表面活性剂，其润湿性、稳定性、乳化和增溶效果均有待提高［4］。作为商品农药，从生产到使用需要一定的时间，因此其热贮稳定性对保证产品质量十分重要。

研究表明，由阴/非离子表面活性剂形成的胶束分子之间排列紧密，能够形成致密的微乳液界面，被增溶的油相在低温冷贮时不易“逸出”于水中析出晶体；在温度较高时，还可以阻止水向微乳液内部渗透，热贮稳定性好［5］。将阴/非离子二元表面活性剂复合体系用于草甘膦农药微乳剂，一方面有利于增效；另一方面可以提高药物稳定性。该微乳剂以水替代油溶剂，减少有机溶剂用量，具有环境友好、安全、低成本等优点。

草甘膦分析方法有化学分析法、气相色谱法和气质联用法、液相色谱法和液质联用法。化学分析法繁琐、准确度低；气相色谱法或气质联用法因草甘膦的高水溶性必须经复杂衍生化，降低沸点；液相色谱法或液质联用也需衍生，否则色谱柱无保留，且检测器响应低［6-10］，同时质谱设备昂贵，对操作人员要求高。离子色谱法检测水质中的草甘膦相关报道较多［11］，复杂基质须经SPE小柱离线净化。柱切换技术是近些年发展起来的一种新技术［12-15］，有关柱切换的相关报道大多为减少复杂样品前处理，即通过阀切换能够在线将样品中对目标物测定有干扰的物质消除，免去离线前处理。因此笔者采用柱切换离子色谱法通过测定草甘膦含量来评价阴/非离子二元表面活性剂复合体系-草甘膦微乳剂的热贮稳定性。该法可以在线消除阴/非离子二元表面活性剂复杂基质，有利于延长离子色谱柱和抑制器使用寿命，提高测量结果的准确性。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

高效液相色谱仪：e2695型，配备示差检测器，美国沃特世公司；

离子色谱仪：ICS-1500型，配备淋洗液发生器、六通阀与十通阀、电导检测器，美国戴安公司；

离子色谱仪：D500型，配备电导检测器，青岛盛瀚色谱技术有限公司；

数显恒温水浴锅：HH-6型，常州澳华仪器有限公司；

电子天平：AUY220型，日本岛津公司；

集热式磁力加热搅拌器：DF-101S型，金坛市医疗仪器厂；

超纯水系统：Purelab Ultra型，美国Pall公司；

乙腈：HPLC级，美国Thermo Fisher公司；

草甘膦：纯度99.5%，美国Sigma-Aldrich公司；

十二烷基苯磺酸钠(SDBS)：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)：分析纯，邢台鑫蓝星科技有限公司；

实验用水均由超纯水系统制备，电阻率为18.2 MΩ·cm。

1.2 阴/非离子二元表面活性剂复合体系-草甘膦微乳剂制备

将一定比例草甘膦原药加入一定量水中，搅拌至完全溶解后，再加入阴离子表面活性剂SDBS、非离子表面活性剂AEO和助剂，制成含有10%草甘膦的阴/非离子二元表面活性剂复合体系微乳剂。

1.3 热贮稳定性研究

称取一定量微乳液，密封于广口瓶中，在(54±2)℃条件下置于恒温箱中贮藏14 d后取出，放入干燥器，冷却至室温后于24 h内完成草甘膦含量的测定。将待测样品用水稀释，经0.22 μm水系膜过滤直接分析，每个试样平行测定3次。

1.4 色谱条件

色谱柱：预处理柱IonPac NG1 (50 mm×4 mm，美国戴安公司)，分析柱AG19 (50 mm×4 mm，美国戴安公司)+AS19 (250 mm×4 mm，美国戴安公司)；流动相：预处理柱 0～2 min，纯水；2～13 min，100% 乙腈；13～18 min，纯水；分离柱 30 mmol/L KOH水溶液；柱温：30℃；检测器温度：35℃；进样环体积：100 μL；收集环体积：2.0 mL；分析时间：30 min；离子色谱流速：1.0 mL/min；液相色谱流速：0.5 mL/min。

1.5 柱切换方法

按照图1构建系统，操作流程见表1。分析过程包含4个步骤：(1)样品装载于100 μL定量环；(2)0 min阀切换，在液相色谱水的推动下，样品经过预处理柱IonPac NG1在线处理，疏水性有机物在预处理柱中保留，而目标离子草甘膦无保留，直接富集于2 mL收集环；(3) 2.0 min阀切换，收集环中的离子进入阴离子分析柱分离；同时预处理柱用乙腈冲洗；(4) 13 min阀切换，恢复至初始状态。

图1 柱切换离子色谱法流程示意图

表1 色谱条件

2 结果与讨论

2.1 色谱柱选择

比较两根常用的阴离子分析柱(AS11和AS19)对草甘膦的分离效果，结果发现，两根色谱柱均适用。结合柱容量，最终选用AS19色谱柱。

2.2 流动相及其浓度选择

预试验考察了草甘膦在 20，30，40 mmol/L KOH浓度下的分离效果。研究发现在40 mmol/L浓度下，草甘膦离子出峰过快，色谱柱压力高；而在20 mmol/L时，色谱分析时间太长，峰形宽。故选择流动相KOH的浓度为30 mmol/L。

2.3 基质在线消除

样品中含有大量的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和助剂小分子链状烷基醇。其中SDBS和AEO具有亲水和疏水两性性质，具备π电子共轭体系，能够与离子色谱柱填料中π电子产生共轭效应，长时间保留在色谱柱内会影响分离效果和使用寿命。此外，SDBS为阴离子表面活性剂，会对草甘膦准确测定产生干扰。基于以上原因，分析前需要消除基质成分。SDBS和AEO分子结构具有一定的疏水性，在反相C18柱中有一定的保留；而草甘膦是链状小分子，在纯水溶液中属阴离子性质，与反相C18柱无作用力，可直接通过C18柱。

图2比较了样品经预处理柱在线消除基质前后，在示差检测器下的响应值变化。进样量：25 μL；流动相：纯水；流速：0.5 mL/min，示差检测器。结果表明，IonPac NG1反相柱能够高效减少SDBS和AEO基质成分影响。

图2 在线消除基质液相色谱图

2.4 柱切换时间参数优化

样品中SDBS和AEO等疏水性基质组分与草甘膦同时进入预处理柱，草甘膦在预处理柱上没有保留，快速通过进入收集环；而基质组分由于疏水作用保留于预处理柱内，从而在线消除基质。图3显示了不同流速下草甘膦保留行为。色谱柱：Ionpac NG1预处理柱；流动相：纯水；电导检测器；柱温：30℃；池温：35℃；进样体积：100 μL。通常预处理柱流速越慢，作用越充分，基质脱除效果越佳，但浪费时间和溶剂，最终选择柱流速为0.5 mL/min。在该流速下，通过参数优化发现120 s可以收集全部草甘膦离子。同时，示差检测器发现第120 s后有一干扰离子，也可以有效避免进入收集环。

图3 1 mg/L草甘膦标准品不同流速下离子色谱图

2.5 线性范围

精密称取一定量草甘膦标准品置于10 mL容量瓶中，用水溶解并定容，得到1 000 mg/L草甘膦标准储备液。取一定体积储备溶液配成25 mg/L标准溶液，再由此稀释成 0.02，0.05，0.1，0.5，1，2，5 mg/L系列标准工作溶液。

在1.4色谱条件下对上述标准工作溶液依次进样分析，草甘膦的保留时间为24.44 min。以标准溶液浓度(x，mg/L)为横坐标、峰面积响应值(y)为纵坐标进行线性回归，得线性拟合方程y=0.231 2x，相关系数r=0.999 6，线性范围为0.02～5 mg/L。

2.6 检出限和定量限

采用逐级稀释方法，截取一段噪音信号，以3倍信噪比计算检出限，以10倍信噪比计算定量限，经计算得方法检出限为0.009 mg/L，定量限为0.03 mg/L。

2.7 精密度试验

用水对草甘膦微乳液样品稀释后，连续测试6针，记录每针的保留时间和峰面积，并计算其相对标准偏差(RSD)，结果见表2。由表2可知，保留时间和峰面积测定结果的相对标准偏差分别为0.72%，1.63%。

表2 精密度试验结果

2.8 回收试验

按照1.3方法制备基质加标溶液，逐级稀释后的添加量分别 0.05，0.1，0.5 mg/L。样品经 0.45 μm水系膜过滤后直接分析，试验结果及回收率计算结果见表3。

表3 回收试验结果(n=3)

2.9 热贮稳定性试验结果

在1.4色谱条件下，将1.2及1.3制备及贮存后的样品用水逐级稀释后直接进样分析(见图4)，每个样品平行测定3次，结果见表4。由表4可知，SDBS/AEO二元表面活性剂复合体系-草甘膦微乳剂在(54±2)℃条件下放置14 d后分解率小于5%，化学稳定性合格，符合标准GB/T 19136-2003《农药热贮稳定性测定方法》的要求。

图4 柱切换离子色谱图

表4 热贮稳定性试验结果 %

3 结语

采用柱切换离子色谱法直接测定草甘膦微乳剂配方含量，在线消除复杂基质干扰，减少对离子色谱柱和抑制器的污染，延长其使用寿命。该法具有操作简单，准确，灵敏度高，环保和低成本等特点。阴/非离子二元表面活性剂复合体系-草甘膦微乳剂配方工艺简单、热贮稳定性良好。

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成都大气科研综合性实验室年内建成

成都正在建设综合性的大气科研重点实验室，包括在线观测实验室、大气移动观测实验室、数值模拟实验室和外场观测实验室4个部分，可实现多手段解析污染物来源、多模式空气质量数值预报、污染防控措施效果评估等功能。主要研究大气环境污染化学的机理，室内空气污染检测评价方法与技术，发展汽车尾气的催化净化技术，环境(催化)材料与净化材料等。

(中国分析计量网）

Thermal Storage Stability in Binary Ionic-Nonionic Surfactants-Glyphosate Microemulsion Using Ion Chromatography Coupled with Column-Switching Technique

Zhao Zhendong， Xie Yanli
(College of Materials and Chemical Engineering， Hainan University， Haikou 570228， China)

O657.7

A

1008-6145(2017)04-0017-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2017.04.004

*国家重大科学仪器设备开发专项（2012YQ090229）；海南省自然科学基金项目(20152020)

联系人：赵振东；E-mail: zhaozhd898@126.com

2017-03-28