顶空气相色谱法测定乙醇消毒剂中乙醇含量

2021-06-15申广文卢志敏

中国洗涤用品工业 2021年4期

沈平申广文卢志敏

（广州市浪奇实业股份有限公司，广东广州，510627）

随着新型冠状病毒感染的肺炎疫情暴发，消毒剂成为市面上热销产品，其中包括众所周知的乙醇类消毒剂。乙醇是良好的溶剂，有较强的渗透作用，其作用时间快，易挥发、性质稳定、安全。市面上通常有喷雾型、凝胶型两种。乙醇消毒原理是能够使细菌蛋白质变性，降低细菌活性从而杀灭细菌，适用于一般物体表面消毒，手和皮肤消毒。研究表明乙醇消毒剂中的乙醇含量在70%～80%(v/v)之间对细菌及病毒具有良好的灭活作用。

目前GB/T 26373《醇类消毒剂卫生要求》中乙醇含量的检测方法是采用色谱填充柱，制备样品后直接进样，标准曲线法定量。本文探讨以体积比进行试液配制，采用极性毛细管顶空气相色谱分离、内标法定量来检测消毒剂中乙醇含量。实验证明，对比目前使用的手动进样的填充柱色谱法更方便、快捷、准确，同时能满足液状和凝胶状（黏度高）的消毒剂样品检测。

1 实验部分

1.1 实验原理

用毛细管气相色谱法结合顶空技术，在选定工作条件下，使乙醇、正丙醇(内标物)得到分离，用FID 检测，根据内标法计算出乙醇的含量。

1.2 主要试剂和仪器

乙醇（色谱纯）；正丙醇（色谱纯）；水（实验室二级用水），自制。

气相色谱仪（岛津GC-2010plus），岛津公司；气相顶空进样器（DK-3001A型），北京中兴分析仪器研究所；色谱柱（0.25 mm×30 m×0.25 μm WondCapwax 柱），岛津公司；FID检测器，岛津公司；分析天平（AL 204），梅特勒托利多仪器有限公司；移液器（100～1000 μL），艾本德Eppendorf。

1.3 仪器工作条件

1.3.1 顶空进样器

样品平衡温度：80℃；阀相温度：120℃；气路温度：130℃；平衡时间：30 min。

1.3.2 SPL

温度：200℃；进样方式：100:1分流；进样时间：1 min；载气：N2(99.999%)；控制方式：恒压：95 kPa；柱流量：2.0 mL/min；吹扫流量：3.0 mL/min。

1.3.3 柱箱

温度：40℃；升温程序为初始温度40℃保持2 min，以5 ℃/min升至70℃，然后以40℃/min升至190℃，保留2 min。

1.3.4 FID检测器

检测器温度：210℃；H2流量：40 mL/min；AIR流量：400 mL/min；Make up（尾吹）流量：40.0 mL/min。

1.4 实验步骤

1.4.1 内标正丙醇母液的制备5%(v/v)

用移液管移取2.5 mL恒温至20℃的正丙醇至50 mL容量瓶中，用恒温至20℃的水定容至刻度线。

1.4.2 正丙醇工作液制备

用移液管移取1 mL恒温至20℃的正丙醇母液到100 mL容量瓶，用恒温至20℃的水定容至刻度线。

1.4.3 乙醇母液制备10%（v/v）

用移液管移取5 mL恒温至20℃的乙醇到50 mL容量瓶中，用恒温至20℃的水定容至刻度线。

1.4.4 乙醇工作液制备

准备6个干燥的100 mL容量瓶，分别用精密移液器移取对应体积的20℃乙醇母液，用恒温至20℃的水定容至刻度线，母液的移取量见表1。

1.4.5 内标校准曲线建立

分别准确移取对应梯度乙醇工作液1 mL，正丙醇内标工作液1 mL至10 mL顶空瓶，钳封，摇匀，80℃恒温30 min，按设定好的气相分析程序测定各自面积，S内，S乙醇。以S乙醇/S内标为纵坐标，对应乙醇体积V乙醇为横坐标，建立内标曲线y=kx+b。

1.4.6 样品检测

（1）把50 mL干燥的容量瓶放到分析天平上，移取5 mL试样，称重m试样，再除去皮重，加水到刻度线，称重得出水质量m水，恒温到20℃。分别计算对应20℃水的体积，样品体积，算出稀释的总体积V1，V1＝V试样+V水。

（2）准备1个干燥的100 mL容量瓶，用精密移液管移取1 mL 20℃的步骤（1）配制的试液，用水定容至刻度线。

移取1 mL正丙醇内标工作液、1 mL步骤（2）配制的样品试液至10 mL顶空瓶，钳封，摇匀，80℃恒温30 min，按1.3设定的气相分析程序及工作条件测定各自面积S′内，S′乙醇。

按内标曲线方程y=kx+b，计算x值。

样品结果(v/v%)=x×10000×V1/V样品

公式中：x:方程计算结果；

V1：第一梯度稀释总体积；

V样品：吸取样品体积；

样品实验取2次平衡测试结果，求平均值。

2 结果与讨论

2.1 检测方法的选择

内标法是色谱分析中一种比较准确的定量方法，是通过测量内标物及待测组分的峰面积的相对值进行计算的，一定程度上消除了操作条件的波动对分析结果产生的影响，结合实验要求，选择内标法。

2.2 色谱柱选择

乙醇、正丙醇为极性溶剂，按照“相似相溶”的原理，选极性柱岛津WondCap wax。

2.3 内标物的选择

正丙醇峰值与乙醇峰值分离度满足要求。利用岛津气相工作站可以得出两者半峰高，按照色谱分离度计算公式R=1.18(RT2-RT1)/(W2-W1)，计算R值大于1.5，两组分色谱峰可以完全分离。正丙醇试剂为色谱纯级，性能满足做内标物的条件。样品色谱图见图1。

2.4 气相色谱仪工作条件选择

各组分的峰面积受进样温度、载气流量等因素的影响，观察不同条件下峰面积的变化，计算被测组分和内标物的总峰面积，以总峰面积最大作为最佳条件的判断依据，最终确定1.3气相色谱仪的工作条件。其中气相色谱仪顶空进样温度设置80℃，能满足检测器灵敏度要求；进样口恒压95 kPa：时间较短同时能满足目标峰分离；柱温：40℃开始，保留2 min，程序升温，能让正丙醇峰值、乙醇峰值及其他峰值能达到更好地分离。

表1 母液移取量

图1 样品色谱图

由于是顶空进样，操作过程注意乙醇在顶空设备残留带来的误差。

2.5 溶剂的选择

乙醇消毒剂都是以乙醇为主的水溶性产品，水做溶剂可以很好地溶解样品，满足分析要求。

2.6 内标曲线制备过程

由于纯乙醇加水体积会缩小，加上乙醇的易挥发性，实验采取了2个梯度稀释，其中第一梯度采用称量质量的方式结合对应密度精确换算出体积分数：V酒精/(V酒精+V水)，而不是采用直接定容方式计算稀释体积。第二梯度乙醇浓度已经较低，可以直接移取母液进行定容稀释，不用考虑体积变化。温度的变化对乙醇体积影响也很大，而且样品结果通常以20℃时的乙醇体积比（v/v）报出，所以母液要恒温到20℃才能测试。

工作液制备过程，分析天平通过除皮很好地实现了质量的叠加称量，体积分数也很好地实现。通过质量换算的体积分数更准确。