主题:【第八届原创】气相色谱质谱联用法测试纺织品中8种磷酸酯类阻燃剂

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毛毛儿
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目的:建立并验证了用GC-MS 6800气相色谱-质谱联用仪测定纺织品中8种磷酸酯类阻燃剂(磷酸三丁酯(TBP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TcEP)、磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)、三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯(TDCP)、磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三邻甲苯酯(ToCP)、磷酸三间甲苯酯(TmCP)、磷酸三对甲苯酯(TpCP))含量的方法;方法:试样经甲醇超声提取,GC-MS仪测试,采用保留时间和质谱图定性,外标法定量;结果:该方法回收率为85.4106.9%,本方法检出限为0.015~0.02mg.Kg-1;结论:实验表明该方法可以有效测定纺织品中磷酸酯类阻燃剂的含量,操作方法简单有效,测试结果准确可靠。



[关键词]纺织品;磷酸酯类阻燃剂;气相色谱质谱联用仪
        磷酸酯类阻燃剂属于有机磷类阻燃剂中应用最广的一类,兼具有阻燃和增塑双重性能,具有良好的增塑、阻燃、耐磨、抗菌性,是合成材料加工助剂中主要类别之一,广泛应用于合成纤维、塑料、合成橡胶、木材、纸张、涂料等领域中。伴随着纺织工业、合成纤维工业的快速发展,增塑剂已成为最重要的加工助剂之一。磷酸酯类阻燃剂因具有增塑、阻燃、隔热、隔氧、生烟量少、不易形成有毒气体等优点,在纺织品中广泛应用;但是添加到纺织品中在加工、使用过程中会溶出、迁移和挥发损失,不仅影响制品的使用性能,也间接对人体健康和环境造成损害。研究表明,部分磷酸三酯类化合物具有神经毒性;磷酸酯类化合物对哺乳动物中毒机制主要是抑制乙酰胆碱酯酶,使其失去水解乙酰胆碱的能力,造成胆碱神经末梢释放的乙酰胆碱蓄积,兴奋毒蕈碱受体和烟碱能受体,产生毒蕈碱样和烟碱样作用及中枢神经系统症状。

      目前,欧盟已发布相关的法令EN71,要求检测玩具中的磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯等磷酸酯类化合物。国家推荐性标准《GB/T 24279-2009 纺织品禁/限用阻燃剂的测定》中规定了3种磷酸酯类阻燃剂的测定方法;国内也有相关文献报道关于磷酸酯类阻燃剂的测试方法:幸苑娜等采用固相萃取-气质联用测定了TPP、TBP 和磷酸三( 2,3 二溴丙基) 酯( TDBPP) 等3种有机磷阻剂; 王成云等采用微波辅助萃取,气相色谱-质谱法测定了纺织品中的三-(1 一氮杂环基)氧化膦( TEPA) 、二-( 2,3-二溴丙基) 磷酸酯( DDBPP) 、三-( 2,3-二溴丙基) 磷酸酯( TRIS) 、三-( 2-氯乙基) 磷酸酯( TCEP) 、三-( 1,3-二氯丙基)磷酸酯( TDCP) 、ToCP等6种有机磷阻燃剂;姜文良等等采用三氯甲烷超声萃取测定塑料制品中三(2-氯乙基)磷酸酯含量;马强等采用超声处理-气相色谱质谱法测定玩具中的4种阻燃剂等。
      鉴于此,本文采用国产GC-MS6800气相色谱质谱联用仪同时测试纺织品中8种磷酸酯类阻燃剂,操作方法简单,测试结果准确可靠,可用于纺织品相关企业对产品质量的监控。

1 实验部分
1.1 仪器和设备

GC-MS 6800气相色谱-质谱联用仪:EI电子轰击电离源、单四极杆质量分析器,江苏天瑞仪器股份有限公司产品;
电子天平,型号:BT 125D,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;
超声波清洗器,型号:SK40Y,张家港市神科超声电子有限公司;
超纯水机,Milli-Q Advantage A10,美国默克密理博公司产品;
1.2 试剂和材料
甲醇、正己烷、丙酮、二氯甲烷:均为色谱纯;
水:超纯水或二次蒸馏水;
磷酸酯类标准物质:均由德国DRE.提供;
1.3 仪器分析条件
1.3.1 色谱条件

色谱柱:DB-5MS,,温度使用范围:-60℃~325℃(350℃),安捷伦科技公司提供;
进样口温度:280℃;
进样方式:不分流进样;
进样量:1μl;隔垫吹扫流量:3ml/min;
载气:氦气(纯度≥99.999%),流速:1mL/min,控制模式:恒流模式;
柱箱升温程序:120℃(5min)10℃/min  300℃(10min)。
1.3.2 质谱条件
色谱与质谱接口温度:300℃;
电离方式:电子轰击源(EI);
电离能量:70ev;
发射电流:80μA;
离子源温度:250℃;
溶剂延迟:4min;
扫描方式:全扫描Full  Scan定性,质量范围:45-500amu,选择离子监测SIM模式定量,各物质信息如表1:

表.1 8种磷酸酯类阻燃剂信息


1.4 标准溶液的配制
      标准储备溶液配制:分别准确称取磷酸酯类标准物质100mg(精确到0.1mg)于100ml容量瓶中,用甲醇溶解并定容至刻度,配制成浓度分别为1mg/ml的标准储备液,于4℃避光保存。
      磷酸酯类标准溶液:准确吸取各磷酸酯类标准储备液1ml于25ml容量瓶中,用甲醇定容至刻度,浓度分别为40ug/ml,于4℃冰箱内储存,有效期3个月。
      标准工作溶液配制:根据实验需要再逐级稀释混合标准溶液至合适浓度,备用。
      准确吸取1μl磷酸酯类混合标准溶液,上机测试,全扫描(Full Scan)方式采集,总离子流图见图1:


1.5 样品前处理
        将样品剪碎成小于3mm*3mm的颗粒,充分混匀;准确称取1g(精确至0.001g)样品于50ml平底烧瓶中,准确加入20ml 甲醇,盖紧塞子,称重并记录重量,超声提取120min,取出,冷却至室温,擦干瓶外壁的水,添加甲醇补重至超声前的质量;充分混匀过滤后供GCMS分析检测。

2  结果与讨论
2.1 样品前处理条件优化
提取溶剂的选择

      参考相关文献资料,针对纺织品中磷酸酯类阻燃剂的样品前处理,本文分别考察了不同溶剂对阳性样品的提取效果,分别选取了正己烷+丙酮(7+3,V/V)、甲醇、正己烷、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯等溶剂的提取效果。结果表明,在相同的提取条件下,正己烷+丙酮(7+3,V/V)、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇提取效果相当,均明显高于正己烷、丙酮的提取效果(见表2),而甲醇提取液最澄清,上机测试干扰也最小,再者甲醇的挥发性适中,溶液较好保存,综合考虑选取甲醇作为提取溶剂。


表2 不同溶剂对纺织品中8种磷酸酯类阻燃剂的提取效果



提取方式的选择

      分别考察了不同提取方式对纺织品中磷酸酯类化合物的提取效率,本文选取常温超声、微波萃取、超声波加热等方式进行样品处理,结果显示几种提取方式含量相当;综合其操作简便性、成本等方面因素,最终选取常温超声即可(见表3)。


表3 不同提取方法对纺织品中8种磷酸酯类阻燃剂的提取效果


2.2 仪器参数优化
      参照相关标准中的色谱和质谱条件,结合GC-MS 6800仪器特点进行适当优化,在保证样品中目标物有效分离的基础上,确定最终的色谱和质谱条件,见1.3。
2.3 精密度试验
    在1.3确定的色谱和质谱条件下,分别准确吸取1μl标准衍生工作溶液,重复测试6次,考察各物质保留时间及定量离子的质量色谱图(MC)峰面积的相对标准偏差,RSD%均<3%,测试结果如表4所示。


表4 精密度实验数据



2.4 线性关系和检测限
      在本方法确定的实验条件下,配制浓度分别为0.1ug.ml-1、0.5 ug.ml-1、1.0 ug.ml-1、1.5 ug.ml-1和2.0 ug.ml-1的标准溶液,以浓度为横坐标,定量离子峰面积强度为纵坐标,做标准校正曲线,其线性关系、相关系数R2及方法检出限见表5。

表5 线性关系和检出限


2.5 回收率试验
      采用在实际样品中分别加入低、中、高浓度水平的标准工作溶液,每个添加水平做6次平行实验,按照上述前处理方法进行提取并上机测试,测定8种磷酸酯类阻燃剂在试样中的添加回收率,见表6。在本实验条件下,同一试样的重现性较好,相对标准偏差均<10%,且随添加浓度水平的增高,回收率也逐渐升高。



表6 回收率实验数据


2.6 实际样品测试
      采用本实验方法,分别对不同样品进行实验,测试结果见表7。


表7. 样品检测结果



3 结论
      综上所述,利用GC-MS 6800气相色谱质谱联用仪测试纺织品中8种有机磷类阻燃剂,方法稳定可靠,线性范围好,灵敏度高,受杂质峰的干扰小,能够有效地用于实际纺织品样品的监测和管控。



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毛毛儿
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原文由 千层峰(jxyan) 发表:
看峰型不错呢
恩,这一类的阻燃剂有别于其他类阻燃剂,峰形好,而且响应值也不错,重复性也不错。
该帖子作者被版主 jimzhu10积分, 2经验,加分理由:原创加分,10分X1
ruan651209
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国产仪器应用,点个赞。

不过,气质精密度0.7%,疑惑中...........严重疑惑中............
千层峰
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原文由 ruan651209(ruan651209) 发表:
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不过,气质精密度0.7%,疑惑中...........严重疑惑中............
没注意,,再看,原来是天瑞。。。
毛毛儿
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原文由 千层峰(jxyan) 发表:
没注意,,再看,原来是天瑞。。。
分物质的,有的物质5-10%都难,比如DINP或DIDP.
该帖子作者被版主 jimzhu10积分, 2经验,加分理由:再加10分。
symmacros
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florius
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原文由 毛毛儿(yangxy12345) 发表:
分物质的,有的物质5-10%都难,比如DINP或DIDP.
你说的这两种物质都是群峰,需要手动积分的,精密度自然不好。不过单峰的物质精密度0.7%还是太难了吧,如果是仪器自动积分。一般小于5%就不错了。
毛毛儿
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原文由 florius(florius) 发表:
你说的这两种物质都是群峰,需要手动积分的,精密度自然不好。不过单峰的物质精密度0.7%还是太难了吧,如果是仪器自动积分。一般小于5%就不错了。
这纯属个别现象,不具有代表性;在一些环保部的盲样考试中,给定盲样的真值允许误差很多时候都小于5%的,对仪器和人员的要求提出了更高的要求。
florius
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原文由 毛毛儿(yangxy12345) 发表:
这纯属个别现象,不具有代表性;在一些环保部的盲样考试中,给定盲样的真值允许误差很多时候都小于5%的,对仪器和人员的要求提出了更高的要求。
我觉得这是两个问题,我们之前讨论的是精密度的问题,涉及的是仪器性能的稳定性;盲样和真值的偏差小于5%,这属于准确度的问题,涉及的是是实验室整体的测试能力。
ruan651209
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原文由 毛毛儿(yangxy12345) 发表:
这纯属个别现象,不具有代表性;在一些环保部的盲样考试中,给定盲样的真值允许误差很多时候都小于5%的,对仪器和人员的要求提出了更高的要求。


这个尤其在土壤某些项目中很明显,允差真的小。
一是方法成熟,二是定值初始结果是筛选过的(尤其是能力验证辅助定值)。
其实老外的能验,可接受范围真宽,但真实。
天朝么,特色鲜明。
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