皮革中游离甲醛测定方法的研究进展

王学川, 白鹏霞, 罗晓民, 李 季

(1.陕西科技大学 轻工科学与工程学院 中国轻工业皮革清洁生产重点实验室， 陕西 西安 710021； 2.陕西科技大学 化学与化工学院， 陕西 西安 710021)

0 引言

甲醛是一种基础化工原料，因具有优异的性价比在纺织、皮革、塑料、木材及防腐等工业领域时有应用.常温下甲醛以气态形式存在，无色且有强烈刺激性气味，极易溶于水、醇和醚，是一种有毒化学品[1，2].在皮革工业中，皮制品在传统工艺加工中所用的涂饰剂、合成鞣剂、固定剂等化学品都存在甲醛[3，4]，而含有甲醛的皮革制品，在穿着和使用过程中会逐渐缓慢释放出游离甲醛，游离甲醛含量过高会引起认知障碍，记忆丧失，严重刺激呼吸道和眼睛，若甲醛直接接触皮肤则会出现皮炎，色斑及细胞坏死等现象，严重时还会出现乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等不良症状[5]，它是众多疾病的主要诱因，严重危害人体健康，国际癌症研究所(IARC)和美国环境保护局(EPA)已将甲醛列为一种致癌物和环境污染物[6-8].现在，家庭居室、纺织皮革产品、食品中的游离甲醛已成为必测的安全性指标之一.因此，如何快速准确的测定甲醛含量就显得尤为重要.

本文对皮革成品中游离甲醛的检测方法进行了综述，对比了酚试剂分光光度法、乙酰丙酮分光光度法及液相色谱法等方法的优缺点，分析了影响测定结果的因素，并对未来皮革中游离甲醛快速检测方法的研究进行了展望.

1 测定方法

1.1 分光光度法

分光光度法是测定甲醛常用的方法，它可以定量的检测甲醛.该方法测定皮革中甲醛的原理是在一定条件下，用水对试样进行萃取，并通过显色剂对萃取液进行显色，再在特定波长下测其吸光度，最后根据朗伯比尔定律来定量的测定甲醛.其主要包括催化动力学分光光度法、乙酰丙酮法及酚试剂分光光度法等.

1.1.1 催化动力学分光光度法

催化动力学分光光度法能够用于测定皮革中的甲醛，顾玲等[9]研究出催化光度法即罗丹明B法对皮革中痕量甲醛进行测定.基于在磷酸溶液中，痕量甲醛对溴酸钾氧化罗丹明的退色反应有催化作用的基础上，优化其反应条件，选择出最佳的试验条件，对干扰的因素进行分析，考察了该方法的精密度和准确度，建立了用催化光度分析方法测定皮革中的痕量甲醛，此方法的线性范围较宽，其为 0.15～0.600 mg/L，检出限为 9.710～4 mg/L.

余红[10]研究出了一种新的催化光度法检测皮革中的甲醛.该实验是在酸性介质中进行，鉴于甲醛对溴酸钾氧化亚甲基蓝(MB)的褪色反应具有明显的催化作用[11]，不断优化实验条件，结果显示其线性范围为 0.00～60.00 mg/L，检出限为 0.22 mg/L，可以满足皮革中甲醛含量检测的要求.

催化动力学分光光度法具有方法简便、快速，选择性好及成本低等优异特性[11，12]，可用于测定皮革中的甲醛，但存在反应条件苛刻等不足而限制其应用范围.

1.1.2 乙酰丙酮分光光度法

乙酰丙酮分光光度法是国家标准中测定皮革中甲醛含量的首选方法，姚洁丹等[13]基于在磷酸介质中,土壤中的甲醛经过加热蒸馏提取,与乙酰丙酮反应生成黄色的二乙酰基二氢二甲基吡啶的原理建立乙酰丙酮分光光度法测定土壤中甲醛含量的分析方法.于412 nm波长处测定其吸光度，结果表明，甲醛含量在0.0～25μg范围内与吸光度呈良好的线性关系，线性相关系数r=0.999 6，加标回收率为76.2%～87.5%，方法检出限为0.03 mg/kg，定量限为0.12 mg/kg，测定结果的相对标准偏差为2.73%～3.68%(n=6).该方法灵敏度高，分析速度快，适用于土壤中甲醛含量的测定.

卢行芳等[14]研究了测定树脂类皮革化学品中游离甲醛的含量的方法即乙酰丙酮比色法，在多次优化实验的条件下，甲醛含量与乙酰丙酮分光强度线性关系良好，线性范围浓度为0～30μg/10 mL.由于乙酰丙酮与甲醛有特异的反应，在不断优化实验条件下，实验操作简单，误差少，准确度高而被广泛用于检测甲醛，但也存在一定的缺点，如对乙酰丙酮溶液质量要求高，如果其质量不好，将会影响实验的灵敏度.

乙酰丙酮分光光度法具有成本低、选择性强等优点，但对样品质量要求高.

1.1.3 酚试剂分光光度法

甲醛与酚试剂反应生成在酸性条件下被高铁离子氧化成蓝色的化合物嗪，根据颜色的深浅与甲醛的含量成正比[8]对甲醛进行定量测量.李娜等[15]通过正交实验结合酚试剂分光光度法定量测定甲醛，不断优化实验条件，选择出最优组合为A2B3C3即为4.0 mL吸收原液，显色温度为30 ℃，时间为30 min.

杨春梅等[16]采用萃取法将皮革中游离甲醛分离出来，再将萃取出的甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，然后根据颜色的深浅比色测定甲醛含量.用外标法定量时，其线性回归系数(r)为0.999 8，RSD 为5.02%，在不同的样品中加入不同浓度的甲醛标准溶液,甲醛回收达到 88.6%～93.9%.

酚试剂分光光度法操作简单，灵敏度高，检出限低，精密度好，但是选择性差.

1.2 色谱法

色谱法是分析化学领域常用的一种分析方法，甲醛检测也广泛应用色谱法，常见的用于检测甲醛的色谱法包括液相色谱法和气相色谱法.

1.2.1 高效液相色谱法

高效液相色谱法又称高压液相色谱法，它是经典色谱法中一个重要的分支.根据甲醛与 2，4- 二硝基苯肼(DNPH)在酸性介质中发生化学反应，生成衍生物(2，4- 二硝基苯腙)，经滤膜过滤后以乙腈和水为流动相，在 353 nm 波长处进行测定，进而定量检测甲醛.

钱晓晓等[17]用高效液相色谱法检测皮革和毛皮中游离甲醛、戊二醛，用外标法进行定量检测，在此实验过程中经过多次优化实验条件后，最后选择了以C18(150 mm 4.6 mm 5 um)色谱柱作为分离柱，以流速是1.0 mL/min的乙腈、水作为流动相，以二极管阵列作为检测器，选择检测波长为360 nm，用该方法检测皮革和毛皮中游离甲醛、戊二醛，结果表明在0.1～2.0μg/mL范围内，甲醛、戊二醛的线性关系很好，回收率在87%～102%，用该方法成功的测定了皮革和毛皮中游离甲醛和戊二醛.

林云周等[18]采用了高效液相色谱分析方法检测了丙烯酸树脂皮革涂饰剂中游离甲醛，研究人员通过对实验条件进行优化，对样品进行了预处理，筛选出衍生条件和色谱分离方法，进而准确定量的检测了涂饰剂中的游离甲醛.其实验结果如下：线性关系优异且线性范围为 16.0～800 mg/kg，回收率在 96.7%～108.3%，不同样品浓度之间相对标准偏差为1.0%～6.8%.

高效液相色谱法具有快捷准确、重现性好、测定范围宽、精密度高和检出限低等特点[19]，可以满足研究人员去分析测定皮革中的甲醛，但它也存在分析时间长及分析成本高等缺陷.

1.2.2 超高效液相色谱法

超高效液相色谱法是在高效液相色谱法的理论和原理之上，运用小颗粒填料及快速检测的手段增加了分析的灵敏度及色谱峰容量，从而实现对样品的分析检测.超高效液相色谱法由于具有简便、快捷、分离效率高、线性范围宽且准确的特点[20]，而适用于皮革中甲醛含量的测定.韩军等[21]通过运用超高效液相色谱法测定皮革中甲醛含量，实验过程如下：首先对样品进行了简单预处理和衍生化反应，其次用高通量色谱柱对样品进行分离，进样每次只需要 1 min，分析时间短，线性关系良好，线性范围为11.2～112 0 ng/m L，相对标准偏差为0.93%.

王成云等[22]采用柱前衍生/高效液相色谱法测定皮革中甲醛含量，该方法鉴于甲醛与2，4-二硝基苯肼在酸性条件下发生化学反应，不断优化实验条件，从而对其产物采用超高效液相进行分析，进一步研究出柱前衍生/高效液相色谱法分析皮革中的甲醛.

该方法线性关系良好，线性范围很宽，其范围是0.05～83.20 mg/L，检出限很低，回收率很高，可以实现测定皮革中的甲醛，但是超高效液相色谱法所需仪器价格昂贵，色谱柱的要求高.

1.2.3 气相色谱法

气液色谱法是分离与分析有机化学中易于挥发而不发生分解的化合物的色谱分离技术[23].黄晓兰等[24]运用气相色谱-质谱法测定食品中的甲醛，该实验在选择最佳条件的基础上，消除了测定过程中的干扰因素，缩短了前处理时间，进一步提高了选择性和准确度.此实验相对标准偏差小于7%，回收率在 88.4%～93.8%，检出限为 0.1 mg/kg，由于它的优异性而被广泛应用于测定其他领域中的甲醛.

尹洪雷等[25]运用气相色谱法测定皮革中的戊二醛含量，在不断地改变实验条件的基础上，选出最佳实验条件，研究出其最低检出限和回收率其最低检出限为4.0 mg/kg，回收率为82%以上，满足了皮革中戊二醛含量测定的要求.

该方法由于具有分析速度快、分离效果好、灵敏度高、特异性强及操作简便等优良特性[26]，但存在成本高、对研究人员技术要求高等不足.

1.3 其他检测方法

随着科技的进步和技术的发展，人们对皮革成品的要求越来越严格，皮革中的甲醛检测也引起了研究人员的密切关注，目前，分析检测皮革中甲醛含量的方法也越来越多，例如，俞凌云等[27]研究出了流动注射反向法测定成品革和裘皮中的甲醛，该实验基于甲醛与乙酰丙酮在过量铵盐存在的条件下生成黄色化合物，在414 nm波长处进行流动注射分光光度测定，甲醛与峰高线性关系良好，甲醛浓度在0.005～4.0 mg/L，检出限为0.9μg/L，此方法有优良的特性，如灵敏度高、重现性好、准确度高等.

蒋和梅等[28]研究了一种在线分析皮革废水中的甲醛的方法即反向流动注射法，该方法是在碱性条件下，根据甲醛与间苯三酚生成一种在 470 nm 处有光吸收的物质，并利用甲醛浓度与光吸收程度成良好的线性关系，从而实现了定量测定皮革废水中的甲醛，最低检出限为3μg/L，相对标准偏差为0.27%(n=10)，可以作为一种可行的检测方法来测定皮革废水中甲醛含量.除此之外，测定皮革中甲醛的方法还有铁-邻二氮杂菲间接分光光度法、反应时间对液相色谱法、紫外分光光度法等，但上述方法都存在一定的弊端，因此，分析检测皮革中的甲醛的方法还有待于研究人员进一步的研究与探索.

迄今为止，各行各业对于甲醛的检测都十分重视，而常用来检测甲醛的方法是传统的分光光度法和色谱法，研究人员已经建立了新颖的甲醛现代分析方法即用便携式甲醛测定仪来检测甲醛.便携式甲醛测定仪由于具有小巧，便捷，快速等优点而成为现场快速检测甲醛的重要工具[29]，这将是未来甲醛测定的发展方向.如英国的PPM400型手持式现场甲醛测定仪、日本COSMOS公司的XP308甲醛测定仪及长春吉大小天鹅仪器有限公司生产的GDYQ系列甲醛测定仪等[30].

2 影响甲醛测定的因素

目前，测定皮革中甲醛的检测方法有很多，但每种方法各有优缺点，而甲醛测定的影响因素主要有样品的选择、萃取皮革游离甲醛的方法及衍生条件.

2.1 样品选择的影响

皮革中甲醛进行检测时，往往会受到样品前处理的影响，如样品选择及样品粉碎程度.谢永红等[31]采用分光光度法对两种来源于不同废旧皮鞋中的甲醛含量进行了检测，结果表明，试样A牛皮中甲醛的含量为193.4 mg/kg，而试样B人造革的甲醛含量为181.3 mg/kg，通过以上研究表明，样品的预处理对于检测结果具有很大的影响.

2.2 萃取方法的影响

检测皮革中的甲醛时，先要对皮革中的甲醛进行萃取，而常用来萃取皮革中甲醛的方法有水蒸馏法和固相萃取法，水蒸馏法易受蒸馏时间、蒸馏温度及萃取液浊度的影响，而固相萃取法可以吸附萃取液中的染料而使甲醛测定结果不受影响[32].为了减小萃取液对实验结果的影响，就要对萃取液进行脱色处理，而脱色剂的选择，脱色温度及脱色时间的选择都会影响测量结果.邹玉权等[33]通过考察萃取剂、萃取时间、反应温度及显色时间等测试条件对皮革中甲醛测定结果的影响，采用流动注射变色酸分光光度法测定了皮革制品中的甲醛.该方法的检出限为0.1μg/L，线性范围为50 ～1 000μg/L,相对标准偏差为0.56%.

2.3 衍生条件的影响

皮革中甲醛检测常用的分析方法是分光光度法和色谱法，这两种方法都需要控制衍生条件，衍生条件对于检测结果具有一定的影响.赵振伟等[34]通过实验对比，分析了引起色谱法与分光光度法测定皮革中甲醛含量差异的因素，结果显示，衍生剂的pH值和衍生时的温度是导致结果差异的主要因素.首先是衍生剂pH值的影响，色谱法测试结果比分光光度法高的主要原因首先是色谱法的衍生剂用浓磷酸配制，加入萃取液衍生后，反应溶液呈强酸性，导致醛鞣产生的交联作用失效，释放大量甲醛.其次是衍生时温度的影响，甲醛与衍生剂反应的速率随着衍生温度的增加而增加，分光光度法水浴衍生后，随时间延长，生成的腙含量变化很小；色谱法常温衍生，衍生时间在60～100 min 内生成的腙含量变化很大.

3 总结与展望

皮革中游离甲醛检测的分析方法有很多，但都存在一定的局限性，例如色谱法虽然有较好的重现性、较高的精密度和低的检出限等优点，但它也存在成本高、对研究人员技术要求高等不足；催化光度法具有方法简单、快速，选择性好等优异特性，但它存在对催化条件和反应时间要求比较高的缺点；分光光度法具有检测迅速、易于操作、选择性好及准确性高等优点，但易于受其他因素干扰.在分析检测皮革中甲醛含量的方法时，分析方法有待于进一步提高，这就要求研究者在实际的研究过程中不断优化实验条件探索出灵敏度高、简单快速及选择性好的的方法来有效地检测皮革中的甲醛.

近些几年，荧光探针法由于具有灵敏度高，选择性好及简单快速的特点而被广泛应用于环境检测及生物分子检测等领域，有部分相关文献报道用荧光探针法测定重金属，如 Wu等[35]基于汞(Ⅱ)离子可以有效地结合和淬灭荧光GQDs，而将生物硫醇化合物(谷胱甘肽，半胱氨酸或同型半胱氨酸)加入到GQDs和汞(Ⅱ)的混合物中时，生物硫醇化合物与汞(Ⅱ)离子结合，Hg2+-GQD复合物分离，检测到荧光开启信号的原理设计了off-on荧光探针检测Hg2+.Wang等[36]设计了一种基于三苯胺席夫碱的新型荧光探针用于检测Fe3+，其检测限为0.511μmol/L.而通过荧光探针法去检测皮革废水中的污染物如甲醛的文献还未见报道，此方法法在皮革领域中具有很大的发展空间，未来荧光探针检测甲醛，有望作为一种无损伤、便携、客观的游离甲醛检测新方法，具有理论研究意义和实用价值.

此外，甲醛的检测方法已相对成熟，但测定的都是溶液中的甲醛或气体甲醛，对于固体中存在的甲醛还没有直接测定的方法，未来还可以向着建立新颖的方法直接测定固体中的甲醛方向发展.虽然市场上出现了一些甲醛便携式快速检测仪器，但其准确度和可信度仍需进一步验证，未来也可主要朝着准确度和精密度高的便携式快速检测仪发展.

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