赵 丹，于 泓

(哈尔滨师范大学 化学化工学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

紫外吸收试剂对反相液相色谱-间接紫外检测法分析烷基磺酸盐的影响

赵 丹，于 泓*

(哈尔滨师范大学 化学化工学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

研究了不同背景紫外吸收试剂对无紫外光吸收的烷基磺酸盐检测的影响。采用反相C18色谱柱的高效液相色谱-间接紫外检测法，以背景紫外吸收试剂-有机溶剂为流动相分离烷基磺酸盐。研究不同背景紫外吸收试剂对分离检测烷基磺酸盐的影响规律和分离机理。结果表明，不同类型的背景紫外吸收试剂测定烷基磺酸盐的色谱峰类型不同。阳离子型背景紫外吸收试剂测定烷基磺酸盐时，样品峰均为正峰；阴离子型和两性离子型背景紫外吸收试剂时，样品峰均为倒峰。比较不同的背景紫外吸收试剂，发现采用阳离子型紫外吸收试剂测定烷基磺酸盐的色谱峰更好，其中以咪唑离子液体最佳，检测响应值最高。

高效液相色谱(HPLC)；间接紫外检测；烷基磺酸盐；咪唑离子液体

烷基磺酸盐是阴离子表面活性剂[1-3]中应用范围最广、产量最大的一类物质。凡阴离子表面活性剂分子中具有—C—SO3M基团的，统称为烷基磺酸盐型表面活性剂[4]。烷基磺酸盐表面活性剂对水解稳定，有良好的去污能力，溶解度好，易于配制液体产品，还有生物降解性能，是一种有前景的表面活性剂[5]。烷基磺酸盐广泛应用于工业领域中[6]，发展其分析方法有重要的实际价值。

目前，分析烷基磺酸盐的主要方法有气相色谱法[7]、液相色谱法[8-11]、分光光度法[12]和滴定法[13]。气相色谱法具有高效能、高选择性、操作简单等优点，但由于烷基磺酸盐的极性大、沸点高，使其操作繁琐，分析时间长。滴定法具有操作简单、分析时间短等优点，但其对烷基磺酸盐的灵敏度较低。紫外分光光度法具有准确性高、重现性好、灵敏度较高等优点，但因直链烷基磺酸盐无紫外吸收，需与某些特定物质缔合。高效液相色谱法分析烷基磺酸盐也有报道，但由于烷基磺酸盐的吸收紫外线能力弱，不能用高效液相色谱常用的紫外检测器检测。陈立仁等[14]采用硅胶反相色谱柱,电导检测法分析C10～C16的烷基磺酸钠，该方法在流动相中含有磷酸二氢钠，直接检测洗脱的烷基磺酸盐。蔡佑振[15]采用C18色谱柱，以甲醇与含Na2CO3和NaHCO3的水为流动相，荧光法直接检测十二烷基苯磺酸钠。郑秀荣等[5]采用反相C18色谱柱，以咪唑离子液体-有机溶剂为流动相，间接紫外检测法分离检测了烷基磺酸盐。

在上述分析无紫外吸收的烷基磺酸盐的报道中，运用间接紫外检测法来分析烷基磺酸盐的较少，而运用此方法分析背景紫外吸收试剂对烷基磺酸盐的影响尚未见报道。本研究通过加入不同的强紫外吸收物质作背景紫外吸收试剂来分析对烷基磺酸盐保留和检测的影响，并探讨了其影响规律与机理，从而为今后间接紫外检测烷基磺酸盐提供了紫外吸收试剂的选择依据。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

LC-20AT型高效液相色谱仪(日本岛津公司)，配有 SPD-20A 紫外检测器、LC-20AT 流动相输液泵、SIL-20A 自动进样器、CTO-20A 色谱柱柱温箱和Labsolutions工作站;Simplicity纯水系统(美国 Millipore 公司)；PHSF-3F 型pH计(上海精密科学仪器有限公司);DOA-P504-BN 型无油真空泵(美国 IDEX 公司)；0.22 μm过滤膜(上海市新亚净化器件厂)。

标准试剂：庚烷磺酸钠(SHS)、戊烷磺酸钠(SPS)均为色谱纯，购于天津市光复精细化工研究所。背景紫外吸收试剂：对氨基苯酚盐酸盐、邻苯二甲酸氢钾(分析纯，北京百灵威科技有限公司)；1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、溴化-N-己基吡啶(纯度 99%，上海成捷化学有限公司)；对羟基苯甲酸(分析纯，天津光复化学试剂厂)；对氨基苯甲酸(分析纯，北京芳草医药研制公司)。其他试剂：甲醇(色谱纯，赛默飞世尔科技有限公司)。

1.2 溶液配制

1.2.1 流动相的配制和处理用18.2 MΩ·cm的超纯水配制一定浓度的背景紫外吸收试剂，实验所用的背景紫外吸收试剂水溶液、甲醇和超纯水分别经0.22 μm滤膜过滤。

1.2.2 标准溶液的配制分别用10%甲醇和90%超纯水配制2种烷基磺酸根离子质量浓度为1 g/L的标准储备液，并稀释成浓度为50.0 mg/L的标准溶液，经0.22 μm滤膜过滤后备用。

1.3 色谱分析

采用 Zorbax ODS反相色谱柱(250 mm×4.6 mm，5 μm，美国Agilent 公司)分离，流动相为0.5 mmol/L背景紫外吸收试剂水溶液-甲醇，以试剂的最大紫外吸收波长为紫外检测波长，流速1.0 mL/min，色谱柱温度30 ℃，进样体积20 μL。

2 结果与讨论

2.1 阳离子型背景紫外吸收试剂对测定烷基磺酸盐的影响

分别采用溴化-N-己基吡啶、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、对氨基苯酚盐酸盐3种阳离子型背景紫外吸收试剂，在其最大吸收波长下，以0.5 mmol/L阳离子型紫外吸收试剂-甲醇为流动相，测定戊烷磺酸钠和庚烷磺酸钠，考察了流动相中阳离子型紫外吸收试剂的改变对烷基磺酸盐的保留和检测的影响(见图1)。

图1 用阳离子型背景紫外吸收试剂测定戊烷磺酸盐和庚烷磺酸盐时的色谱图Fig.1 Chromatograms of 1-pentanesulfonate and 1-hep-tanesulfonate obtained with cationic background ultraviolet absorption reagent samples:a.1-pentanesulfonate，b.1-heptanesulfonate，c.mixture of 1-pentanesulfonate and 1-heptanesulfonate，d.blank；peaks:1.1-pentanesulfonate，2.1-heptanesulfonate;flow rate:1.0 mL/min;column temperature:30°C；mobile phases and indirect UV detection:A.0.5 mmol/L N-hexylpyridinium bromide-methanol(60∶40) and 260 nm，B.0.5 mmol/L 1-ethyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborate-methanol (65∶35) and 210 nm，C.0.5 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-methanol(80∶20) and 210 nm

图1A是以溴化-N-己基吡啶作背景紫外吸收试剂测定两种烷基磺酸盐得到的色谱图。结果表明，色谱峰形为正峰，且两种烷基磺酸盐在10 min内有响应，但戊烷磺酸钠未与系统峰完全分离。图1B是1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐作背景紫外吸收试剂测定两种烷基磺酸盐得到的色谱图。结果表明，色谱峰形为正峰，两种烷基磺酸盐在5 min之内能快速分离，且样品峰与系统峰完全分离，峰形较好。图1C是对氨基苯酚盐酸盐作背景紫外吸收试剂测定两种烷基磺酸盐得到的色谱图。结果表明，色谱峰形为正峰，且两种烷基磺酸盐在15 min内能快速分离。

对比色谱图1A，B，C可知，不同阳离子型背景紫外吸收试剂对烷基磺酸盐的检测分离有影响。其分离规律为：当背景紫外吸收试剂为阳离子型时，样品峰均为正峰；这是因为在间接紫外检测中，背景紫外吸收试剂首先在流动相和固定相间达到分配平衡。当待测物样品进入流动相之后，将与背景紫外吸收试剂竞争吸附在固定相表面，原有的分配平衡受到干扰，造成背景紫外吸收试剂局部浓度改变，即出现响应信号[16-17]。

上述分离中可能涉及的机理是离子对分离模型[17]，即阳离子型背景紫外吸收试剂阳离子(N-己基吡啶阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、对氨基苯酚阳离子)以一定浓度加入到流动相中，首先在两相间达到动态平衡，然后当烷基磺酸根阴离子进入到流动相中时，二者以离子对的形式在固定相上产生保留。由于离子对的形成并且吸附在固定相上，造成流动相中离子对的局部浓度降低而形成系统峰。当离子对被淋洗进入流动相中，导致流动相中背景紫外吸收试剂阳离子的局部浓度增大，进而紫外吸收增大，显示出正峰。

以上实验连续重复3次测定两种烷基磺酸盐，计算得出不同阳离子型背景紫外吸收试剂与保留时间和检出限之间的数据(见表1)。综合比较，3种阳离子型背景紫外吸收试剂检测烷基磺酸盐时，以 1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的检出限(S/N=3)较高，峰形最佳，无拖尾现象；以对氨基苯酚盐酸盐的检出限最低；而以N-己基吡啶检测烷基磺酸盐时，样品峰与系统峰未能完全分离。因此，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的效果最好。可能原因是在210 nm处烷基磺酸盐无明显紫外吸收，而咪唑却有较高的摩尔吸收值，且与烷基磺酸盐有相似的疏水性[5]，从而相对于其他的背景紫外吸收试剂阳离子，咪唑阳离子更易与烷基磺酸根阴离子结合成离子对，从而达到较好的分离效果。当离子对被淋洗进入流动相时，导致流动相中咪唑阳离子局部浓度增大，进而紫外吸收增大，显示出正峰的检测响应值较好。

表1 不同种类背景紫外吸收试剂与烷基磺酸盐的保留时间、检出限之间的关系

(续表1)

2.2 阴离子型背景紫外吸收试剂对测定烷基磺酸盐的影响

分别采用邻苯二甲酸氢钾、对羟基苯甲酸两种阴离子型背景紫外吸收试剂，在其最大吸收波长下，以0.5 mmol/L阴离子型背景紫外吸收试剂-甲醇为流动相，测定戊烷磺酸钠和庚烷磺酸钠，考察流动相中阴离子型背景紫外吸收试剂的改变对烷基磺酸盐的保留和检测的影响(见图2)。

图2A是以邻苯二甲酸氢钾作背景紫外吸收试剂时，测定两种烷基磺酸盐得到的色谱图。结果表明，色谱峰形为倒峰，且两种烷基磺酸盐在10 min内有响应，但戊烷磺酸钠与系统峰未完全分离。其原因可能是邻苯二甲酸氢钾的结构对称，极性较弱，导致对烷基磺酸盐的洗脱能力强，烷基磺酸盐的保留时间缩短，戊烷磺酸钠与系统峰重合，从而使分离效果不佳。图2B是对羟基苯甲酸作背景紫外吸收试剂测定两种烷基磺酸盐所得到的色谱图。结果表明，色谱峰形为倒峰，且两种烷基磺酸盐能在3 min内有响应。对比色谱图2A，B可知，改变阴离子型背景紫外吸收试剂对烷基磺酸盐的检测分离有影响，其影响规律是当背景紫外吸收试剂为阴离子型时，样品峰均为倒峰。

上述分离中可能涉及的机理是离子交换模型[17]，即阴离子型背景紫外吸收试剂的阴离子(邻苯二甲酸根离子、对羟基苯甲酸根离子)以一定浓度加入到流动相后，先在固定相和流动相中达到平衡，当加入烷基磺酸根阴离子后被固定相保留，此后流动相中背景紫外吸收试剂阴离子取代固定相上烷基磺酸根阴离子，将后者洗脱下来，导致流动相中背景紫外吸收试剂阴离子局部浓度降低，使其紫外吸收降低，显示出倒峰。

以上实验连续3次重复测定两种烷基磺酸盐，计算得出不同阴离子型背景紫外吸收试剂与保留时间和检出限的数据(见表1)。综合比较，两种阴离子型背景紫外吸收试剂检测烷基磺酸盐时，以对羟基苯甲酸作背景紫外吸收试剂时，两种烷基磺酸盐的峰形效果最佳，拖尾现象不明显；而采用邻苯二甲酸氢钾时，样品峰与系统峰不能完全分离。

图3 用对氨基苯甲酸作背景紫外吸收试剂测定戊烷磺酸盐和庚烷磺酸盐的色谱图Fig.3 Chromatograms of 1-pentanesulfonate and 1-heptanesul-fonate obtained using 4-aminobenzoic acid as a background ultraviolet absorption reagent mobile phases:0.5 mmol/L 4-aminobenzoic acid-methanol(75∶25)，indirect UV detection:240 nm;analysis samples，peak marks and other chromatographic conditions were the same as those in Fig.1

2.3 两性离子型背景紫外吸收试剂对测定烷基磺酸盐的影响

采用对氨基苯甲酸两性离子型背景紫外吸收试剂，在最大波长情况下，以0.5 mmol/L 对氨基苯甲酸-甲醇为流动相，测定戊烷磺酸钠和庚烷磺酸钠，考察流动相中两性离子型背景紫外吸收试剂对烷基磺酸盐的保留和检测的影响(见图3)，并连续3次重复测定两种烷基磺酸盐计算出相关数据(见表1)。结果表明，两种烷基磺酸盐在5 min内有响应且完全分离，当背景紫外吸收试剂为两性离子型时，样品峰为倒峰。上述分离中可能涉及的机理是平衡扰动模型[17]，即在含有两性离子型背景紫外吸收试剂(对氨基苯甲酸)的多组分流动相色谱体系中，各组分保持分配平衡。当加入烷基磺酸盐后，由于与流动相成分之间有离子静电作用或分子偶极作用，导致色谱体系中的平衡被“扰动”，造成“扰动”沿柱子以烷基磺酸盐或流动相成分相同的速度迁移，形成两种不同的色谱区。色谱区内流动相成分的浓度高于或低于流动相中平衡浓度，进而产生相应于流动相成分保留的系统峰和相应于烷基磺酸盐保留的样品峰。

由以上实验结果可知，上述3种类型背景紫外吸收试剂的分离规律为：阳离子型紫外吸收试剂测定烷基磺酸盐时，样品峰均为正峰；阴离子型和两性离子型测定烷基磺酸盐时，样品峰均为倒峰。3种类型背景紫外吸收试剂的可能分离机理依次为离子对分离模型、离子交换模型、平衡扰动模型。综合比较3种背景紫外吸收试剂，发现阳离子型紫外吸收试剂对两种烷基磺酸盐的分离检测效果更好，与系统峰分离效果更佳，其中以咪唑离子液体效果最佳。

3 结 论

本文采用C18反相色谱柱，比较了改变背景紫外吸收试剂对无紫外光吸收的烷基磺酸盐分离与检测的影响，并探讨了影响机理及分离规律。由实验结果可知，其分离规律分别为：阳离子型紫外吸收试剂测定烷基磺酸盐时，样品峰均为正峰；阴离子型和两性离子型测定烷基磺酸盐时，样品峰均为倒峰。3种类型背景紫外吸收试剂的可能分离机理依次为离子对分离模型、离子交换模型、平衡扰动模型。实验通过比较3种类型背景紫外吸收试剂，发现采用阳离子型测定烷基磺酸盐时的色谱峰更好，其中以咪唑离子液体效果最佳。

[1] Zhang L D，Zhao L，Han F，Xu B C.ChinaSurfactantDetergent&Cosmetics(张利丹，赵莉，韩富，徐宝财.日用化学工业)，2015,45(3):132-136,142.

[2] Huang L H，Liao X，Chen Y R，Ding S，Chen B Y.EnergyRes.Inf.(黄丽华，廖馨，陈雅瑞，丁朔，陈博琰.能源研究与信息)，2016,32(1):15-19.

[3] Fan X J，Xu Y B.ChinaWater&Wastewater(樊孝俊，徐义邦.中国给水排水)，2015,31(2):98-100.

[4] Zou Z Z，Jia Z X，Zhu B B,Wang M.FineandSpecialtyChemicals(邹专政，贾朝霞，祝勃勃，王明.精细与专用化学品)，2014,8(22):46-49.

[5] Zheng X R，Ma Y J，Yu H.J.Instrum.Anal.(郑秀荣，马亚杰，于泓.分析测试学报)，2014,33(9):1026-1031.[6] Xu X X.Chin.Clean.Ind.(徐星喜.中国洗涤用品工业)，2012,29(8):46-50.

[7] Yu H P，Rong H，Lu L J，Zhou X，Zhang D H，Li A J，Han D C.Dyeing&Finishing(于徊萍，荣会，卢利军，周晓，张代辉，李爱军，韩大川.印染)，2007,33(13):37-39.

[8] Ma Y J，Zhang X，Yu H.J.Instrum.Anal.(马亚杰，张欣，于泓.分析测试学报)，2012,31(12):1591-1594.[9] Zhou W，Xie Y S，Wang B，Jia S T，Niu H L.J.Instrum.Anal.(周围，解迎双，王波，贾松涛，牛洪亮.分析测试学报)，2011,30(1):95-98.

[10] Wu L N，Cao X Z，Ding Y C，Qian K，Zhou J J.J.Instrum.Anal.(吴丽娜，曹锡忠，丁友超，钱凯，周静洁.分析测试学报)，2009,28(10):1198-1201.

[11] Nair L M，Saari-Nordhaus R.J.Chromatogr.A，1998，804(1/2):233-239.

[12] Li Z B，Tan H，Xie F，Li R H，Zhu P，Rao Q J，Yang L，Sun H D.J.Instrum.Anal.(李占彬，谭红，谢锋，李荣华，朱平，饶琼娟，杨林，孙海达.分析测试学报)，2012,31(4):379-382.

[13] Lin Y F，Wang Y，Cui H，Du H Q，Cao W Q，Liu X T.J.Inspect.Quarant.(林雨霏，王岩，崔鹤，杜恒清，曹文卿，刘心同.检验检疫学刊)，2009,19(3):69-71.

[14] Chen L R，Liu X，Wang Q.J.Instrum.Anal.(陈立仁，刘霞，王淇.分析测试通报)，1991，10(1):11-15.

[15] Cai Y Z.FujianAnal.Test.(蔡佑振.福建分析测试)，2004,13(2):1939-1941，1948.

[16] García-Alvarez-Coque M C，Ruiz-Angel M J，Berthod A，Carda-Broch S.Anal.Chim.Acta，2015,883:1-21.[17] Da S L.Chin.J.Anal.Chem.(达世禄.分析化学)，1989，17(4):372-381.

Influences of Ultraviolet Absorption Reagents on Analysis of Alkyl Sulfonates by Reversed Phase Chromatography with Indirect Ultraviolet Detection

ZHAO Dan，YU Hong*

(College of Chemistry and Chemical Engineering，Harbin Normal University，Harbin 150025，China)

The influence of different background ultraviolet absorption reagents on the determination of alkyl sulfonates without ultraviolet absorption was investigated in the paper.The analytes were separated on a reversed-phase C18column using background ultraviolet absorption reagents-organic solvent as mobile phase by high performance liquid chromatography with indirect ultraviolet detection.The rule and mechanism of different background ultraviolet absorption reagents in the determination and retention of alkyl sulfonates were investigated.The results showed that different types of background ultraviolet absorption reagents in the determination of alkyl sulfonates lead to different types of chromatographic peaks of alkyl sulfonates.When the alkyl sulfonate was determined with the cationic background ultraviolet absorption reagent，the peaks of samples were all positive.On the other hand，when the alkyl sulfonate was determined by the anionic or the amphiprotic background ultraviolet absorption reagent，the peaks of samples were all inverted.Through the comparison of different background ultraviolet absorption reagents，it could be found that the chromatographic peak is better for the determination of alkyl sulfonates using cationic ultraviolet absorption reagents.Among them，the imidazolium ionic liquid is the best and its detection response value is higher.

high performance liquid chromatography(HPLC);indirect ultraviolet detection;alkyl sulfonates;imidazolium ionic liquids

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.01.019

2016-07-02；

2016-08-10

黑龙江省自然科学基金(B201307)

*通讯作者：于 泓，博士，教授，研究方向：离子色谱和高效液相色谱分析，Tel:0451-88060570，E-mail：yuhonghsd@126.com

O656.63;TQ423.1

A

1004-4957(2017)01-0112-05