纺织品中4—氨基偶氮苯的还原条件和检测方法探讨

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纺织品中4—氨基偶氮苯的还原条件和检测方法探讨
' n% D* c1 F' b0 X- A# AStudies on Determination of 4-Am Inoazobenzene in Textiles
文/邵玉婉 费国平
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1 T$ e+ f$ W1 W7 E6 [, k摘要：对4—氨基偶氮苯的还原条件进行了初步探讨，研究了pH值对4—氨基偶氮苯回收率的影响；对4—氨基偶氮苯的测定方法的线性范围，准确性进行了验证，研究了线性范围、准确度、重复性、检出限。方法的样品加标回收率值在60%~90%之间，3个加标水平6次平行测定的相对标准偏差分别为3.60%、3.10%、5.69%，方法的检出限为0.5 mg/kg。
! u9 G$ |5 s2 S6 L2 Y: _9 b; r关键词：纺织品；4—氨基偶氮苯；检测方法
Abstract: The reaction condition was primary studied and the value of pH effect on the recovery of 4-am inoazobenzene was also studied. Furthermore, the determination of 4-am inoazobenzene in textiles was studied by focusing on the linearity and working range, the accuracy, the precision and the detection limit of the method. The recoveries of spiked samples were between 60% and 90%,the precisions were 13.60%、3.10%、5.69% for three spiked level , and the detection limit was 0.5mg/kg.
Key words: textile; 4-am inoazobenzene; determination
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  P5 _+ D9 A, ^1 M    偶氮染料是指染料分子结构中含有偶氮基（—N=N—）的染料，这类染料具有色谱齐全、颜色鲜艳、色牢度较高、成本低等优点，被广泛应用在纺织品印染行业[1]。但相关研究表明，部分偶氮染料与人体作用后能够产生多种芳香胺类物质（如2—萘胺、联苯胺、2,4—二氨基甲苯等），经人体的活化作用后会使细胞的DNA结构和功能发生改变，从而诱发细胞癌变或畸变等病变[2]，对人体具有致癌性。因此，欧盟在2003年9月11日公布的第2002 /61号令中规定：凡是在还原条件下释放出致癌芳香胺的偶氮染料都禁止使用。我国也将禁用偶氮染料的测试作为国家强制性标准GB 18401—2003《国家纺织产品基本安全技术规范》的重要检测项目，对于检测出禁用偶氮染料的纺织品，一律禁止生产和销售[3] 。
    目前国际上明令禁止使用的芳香胺有24种，4–氨基偶氮苯（4–amino azo benzene，简称4–AAB）是其中的一种。GB/T17592—2006《纺织品 禁用偶氮染料的测定》，是对除4–氨基偶氮苯以外的其余23种偶氮染料的检测方法标准。此方法标准是先将染料在酸性缓冲溶液中还原成芳香胺，然后检测芳香胺以测定禁用偶氮染料[4]。而4—氨基偶氮苯在GB/T17592中的酸性条件下容易还原，会生成苯胺和对苯二胺，而苯胺和对苯二胺本身未被禁用，且是偶氮染料合成的基本成分，因此若检测出苯胺和对苯二胺，并不能说明使用了4–氨基偶氮苯染料[5]。所以，4—氨基偶氮苯不能使用常规方法检测。GB/T23344—2009《纺织品 4—氨基偶氮苯的测定》是在碱性环境下还原，此时，4—氨基偶氮苯染料未被分解，可以直接通过仪器测定[6]。
    本文初步探讨了碱性pH值对4—氨基偶氮苯的还原反应的影响，同时对纺织品中4—氨基偶氮苯的测定方法的线性范围、检出限、准确性、重复性等进行了相关研究。
1 实验部分
1.1 仪器设备与试剂
热电DSQⅡGC-MS，毛细管柱，TR-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 um；恒温水浴锅；振荡器；分析天平。
' Y# E+ y4 l  N6 |+ P8 M; L4-氨基偶氮苯标准品，固体粉末，纯度96.0%；蒽—d10标准品，固体粉末，纯度96.0%，均购自Dr. Ehrenstorfer GmnH。无水乙醚、正己烷，氢氧化钠、氯化钠、连二亚硫酸钠，均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。所用水均为超纯水。
标准储备液：4—氨基偶氮苯标准储备液，1000 mg/L，溶解在叔丁基甲醚中；蒽—d10标准储备液，1000 mg/L，溶解在正己烷中。标准储备液保存在密封棕色样品瓶中放入冰箱-4℃冷冻保存，保质期三个月。
# n4 Y' ~8 x4 ]+ Z1 n$ F1 {标准使用液：4—氨基偶氮苯标准使用液，100 mg/L，从标准储备液稀释所得，溶解在叔丁基甲醚中；蒽—d10，100 mg/L内标标准使用液，从标准储备液稀释所得，溶解在正己烷中。标准使用液保存在密封棕色样品瓶中放置冰箱冷藏，保质期一个月。
5 y7 h( F- N1 Z; B9 j1 l1.2 样品前处理
/ u7 Q3 e  m$ F2 p6 @) f将纺织品样品剪碎至0.5 cm×0.5 cm以下，称取1.00 g样品于反应器中，加入9 mL20 g/L的氢氧化钠溶液，将反应器密闭，振摇使样品充分浸湿，然后加入1 mL的200 mg/mL的连二亚硫酸钠溶液，摇匀后于40℃恒温水浴中保温30 min。取出后，冷却至室温，然后加入10 mL无水乙醚、200 μL蒽—d10内标标准使用液、7 g氯化钠粉末，于振荡器剧烈振摇45 min，上层无水乙醚相供GC-MS仪器测试。
1.3 GC-MS仪器条件
2 x8 k3 j$ A, p' {; s' ~色谱柱：毛细管柱，TR-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 um；载气：氦气，纯度≥99.999%，流速1 mL/min；进样口温度：280℃；传输线温度：250℃；检测器MSD温度：220℃；离子化方式：EI；离子化电压：70 eV。质量扫描方式：定性使用scan模式，扫描范围为50 μ～300μ，定量使用sim模式，监测离子为4氨基偶氮苯197μ，蒽—d10188μ。
" _$ k! O1 y4 q$ k* @& m柱温：50℃（0.5 min）, 25 ℃/min→280 ℃（5 min）。进样量：1μL。进样方式：分流，分流比10：1。
; Q/ O4 q; b9 e' B. j- |在此仪器条件下，4—氨基偶氮苯和内标蒽—d10混标溶液的总离子流图和质谱图如下：

图1  4—氨基偶氮苯和蒽—d10内标物的总离子流图

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图2 4—氨基偶氮苯的质谱图

2 结果与讨论
5 q8 N8 L. Y) U9 N% b" d, C5 }2 s2.1 pH值对4—氨基偶氮苯还原反应的影响
配制pH值为11.7、12.7、13.7的氢氧化钠溶液，分别对4—氨基偶氮苯做空白加标试验，研究pH值对4—氨基偶氮苯回收率的影响，见图3。由图可知，碱性的强弱对4—氨基偶氮苯的还原反应有很大的影响，碱性越强，4—氨基偶氮苯就越不容易被还原分解，当pH值达到13.7（氢氧化钠的浓度为20 g/L）时，4—氨基偶氮苯的回收率达到76%，可以达到测试的要求。可见测试4—氨基偶氮苯的最佳pH值为13.7。

图3 pH值对4—氨基偶氮苯回收率的影响

2.2方法的线性范围
线性范围是指试样浓度与响应讯号之间保持线性关系的浓度范围。配制标准系列溶液，其中内标蒽—d10浓度均为2.0 mg/L，4—氨基偶氮苯浓度分别为0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、5.0 mg/L，标准溶液进行GC-MS分析，得到内标校正曲线。曲线的各标准点浓度回读值及曲线线性方程和线性相关系数见表1，曲线如图4。本次试验分别对3条内标校正曲线进行了方法线性的验证。
. m7 R( i8 B3 \- b! ^表1 4—氨基偶氮苯标准曲线线性方程、线性相关系数及标准溶液浓度回读结果

标准溶液浓度/ (mg/L)	标准系列浓度回读值及回收率
	1		2		3
	标准溶液回读值/(mg/L)	回收率	标准溶液回读值/(mg/L)	回收率	标准溶液回读值/(mg/L)	回收率
0.5	0.523	104.60%	0.453	90.60%	0.506	101.20%
1.0	1.079	107.90%	0.975	97.50%	1.015	101.50%
2.0	1.894	94.70%	1.994	99.70%	1.873	93.65%
3.0	2.950	98.33%	3.164	105.47%	3.147	104.90%
5.0	5.055	101.10%	4.914	98.28%	4.959	99.18%
标准曲线线性方程	Y=-0.029279+0.171743X		Y=-0.0205451+0.167772X		Y=-0.0347363+0.102521X
线性相关系数R2	0.9971		0.9967		0.9960

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图4 标准曲线图

由R2及线性方程对标准溶液浓度的回读情况可认为此标准曲线线性良好，因此，4—氨基偶氮苯在0.5~5.0 mg/L 的范围内线性较好。
( @6 p- G4 \3 ]2.2 方法的准确性和重复性验证
2 P1 u& E8 y) i7 s( I1 M4 \方法准确性验证通过加标回收率体现。在待测样品中加入一定已知浓度的标准样品，混合均匀后，按照GB/T23344—2009方法进行前处理和仪器分析，计算回收率。回收率计算公式为：P = (加标试样测定值-试样测定值) /加标量×100 %，因为本试验选择的是阴性样品进行加标试验，故试样测定值为0，所以P =加标试样测定值/加标量×100%。在本试验中，通过对阴性样品进行低、中、高3个浓度水平的加标试验计算回收率。试验结果见表2。
方法重复性验证是指在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。重复性的估算方法通过在同一实验室内，由同一实验人员用相同的实验设备至少做6次平行试验，测得的数据用统计的方法计算精密度，一般用相对标准偏差表示。本试验中在相同的检测条件下，称取1.0g阴性纺织品样品，分别进行低、中、高3个浓度水平的加标试验，每个水平进行6次平行试验，通过计算相对标准偏差RSD体现方法的重复性效果。试验结果见表2。

表2 4—氨基偶氮苯3个水平加标试验及6次平行测定的结果

试验次数	加标水平/(mg/kg)
	5.0		20.0		50.0
	测定值	回收率	测定值	回收率	测定值	回收率
1	4.35	87.00%	14.71	73.55%	33.72	67.44%
2	4.22	84.40%	14.26	71.30%	32.56	65.12%
3	3.92	78.40%	14.09	70.45%	34.35	68.70%
4	4.27	85.40%	14.72	73.60%	30.73	61.46%
5	4.16	83.20%	13.83	69.15%	35.22	70.44%
6	4.10	82.00%	13.66	68.30%	30.77	61.54%
平均值/(mg/kg)	4.17		14.21		32.89
平均回收率	83.40%		71.06%		65.78%
标准偏差SD	0.15		0.44		1.87
相对标准偏差RSD	3.60%		3.10%		5.69%

由试验结果可见：在样品中添加水平分别为0.5 mg/kg、2.0 mg/kg、5.0 mg/kg时，加标回收率值均在60%~90%之间，6次平行测定的平均加标回收率分别为：84.40%、71.06%、65.78%，均达到了GB/T23344—2009中对回收率60%~80%的要求。同时，3个加标水平6次平行测定的相对标准偏差RSD分别为3.60%、3.10%、5.69%，国标要求不大于10%即可，可见方法的重复性较好。
综上，方法的准确度和重复性均达到了检测方法要求。
2.3 方法的复现性
2 }1 H, }0 H! f# ?% z. Y) @复现性是指在不同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。复现性的估算方法：在同一实验室内，由两个不同实验人员用相同的实验条件做平行试验，测得的数据用统计的方法计算精密度，一般用相对标准偏差表示。
在相同的检测条件下，由不同实验人员用同一实验设备对同一添加水平后的纺织品中4—氨基偶氮苯进行测定，分别做双样，试验结果如表3。
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表3 复现性试验结果

检测项目	检测结果/（mg/kg）
	人员1		人员2
	1	2	1	2
4—氨基偶氮苯	13.34	12.64	12.36	12.14
平均值	12.99		12.25
相对标准偏差	4.15%

由试验结果可知，复现性的相对标准偏差为4.15%，复现性能满足检测的要求。
2.4 方法的检测限
" [* l1 i: W0 {! ^8 g通过对样品进行10次最低点加标试验，计算标准偏差，方法的检测限MDL以3倍标准偏差值表示，试验结果如表4。
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表4方法的检测限

加标浓度/（mg/kg)	5.0
样品中4—氨基偶氮苯检测值 /(mg/kg)
1	4.35
2	4.22
3	3.92
4	4.27
5	4.16
6	4.10
7	4.18
8	4.23
9	4.37
10	4.22
平均值/ (mg/kg)	4.20
标准偏差SD/ (mg/kg)	0.13
方法检出限3×SD/ (mg/kg)	0.39

由试验结果得知，本方法的检测限MDL为0.39 mg/kg，进位取值0.5mg/kg。GB/T23344—2009中要求方法的检测限为5.0 mg/kg，可见本方法的检测限小于5.0 mg/kg，说明本方法达到了国标中对4—氨基偶氮苯的检测要求。
2 t! I9 E' X4 ^! {, m5 D3 结论
试验结果显示：测试4—氨基偶氮苯的最佳pH值为13.7，氢氧化钠的浓度为20 g/L；4氨基偶氮苯在浓度为0.5～5.0 mg /L时，线性良好，相关系数达到0.996以上；方法的准确性验证试验中，样品加标回收率值在60%~90%之间，达到了GB/T23344—2009中对回收率至少在60%~80%的要求；方法重复性验证试验中，3个加标水平6次平行测定的相对标准偏差RSD分别为3.60%、3.10%、5.69%，可见方法的重复性较好；方法复现性验证试验中，相对标准偏差4.15%，复现性良好；本方法对4—氨基偶氮苯的检测限MDL为0.5mg/kg，达到了GB/T23344—2009中的检出限要求（5.0 mg/kg）。综上所述本实验方法能够满足GB/T23344—2009测试要求。
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* v! U2 x0 V. G% O! _[6] GB/T23344—2009《纺织品 4—氨基偶氮苯的测定》[S].
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（作者单位：上海市质量监督检验技术研究院）
来源 中国纤检