高效液相色谱法测定双氧水生产中蒽醌化合物含量

Determination of Anthraquinone in Hydrogen Peroxide Working Solution by High Performance Liquid Chromatography

摘要: 本文建立了高效液相色谱法测定双氧水生产中蒽醌化合物含量的分析方法。该分析方法采用外标法定量，EAQ和H4EAQ的线性相关系数都在0.9999以上，平均加标回收率为98.4%~102.6%，相对标准偏差为0.42%~1.56%(n = 6)。该方法分析速度快，灵敏度高，重现性好，可满足EAQ和H4EAQ的定量分析要求。

Abstract: In this paper, we developed a reversed-phase high performance liquid chromatography for the quantitative analysis of anthraquinone in hydrogen peroxide working solution. The quantitative analysis was achieved by external standard method. The results showed that the linear correlation coefficients of EAQ and H4EAQ were both above 0.9999, the average recoveries of the two compounds were 98.4% - 102.6% and the relative standard deviations were 0.42% - 1.56% (n = 6). This method is rapid, sensitive and reproducible, and each index of the method is suitable for test requirements of EAQ and H4EAQ.

1. 引言

过氧化氢(H₂O₂)又称双氧水，因其生产和使用过程中几乎无污染的特性，被广泛应用于医药，造纸，军工，化学药品合成、食品、农业等领域 [1] [2] 。目前，蒽醌法是生产双氧水的主要方法，无论是其生产过程还是实验室催化工艺研究都需要准确测定工作液中各组分的含量。蒽醌工作液中的主要组分EAQ和THEAQ的分析方法目前主要有气相色谱法 [3] - [6] 和液相色谱法 [7] - [9] ，气相色谱法对沸点相近的同系物分离不彻底且蒽醌类物质沸点高，对柱温操作范围要求苛刻，分析误差大。高效液相色谱仪操作稳定，可以很好的分离沸点相近的同系物，本方法以甲醇/水为流动相，C18柱作为分析柱来分离EAQ和H4EAQ，通过外标法定量来测定试样中各组分的含量。

2. 实验部分

2.1. 仪器设备

Waters 1525-2489高效液相色谱仪(带紫外分光光度检测器) 。

2.2. 试剂

二乙基蒽醌、四氢二乙基蒽醌标准样品，购自黎明化工研究院；甲醇(色谱纯，美国进口生产)；水为屈臣氏蒸馏水。

2.3. 操作条件

色谱柱：4.6 mm × 250 mm，5 μm的Symmetry C18柱；流动相组成：80/20 (V/V)的甲醇/水溶液；流速1.0 mL/min；检测波长为254 nm，进样量：20 μL，柱箱温度30℃。

2.4. 标液配制及样品处理

用分析天平分别准确称取0.0200 g左右(精确至0.0001 g)的EAQ和H₄EAQ标准样品，用甲醇溶解，分别转入100 mL容量瓶中定容，得浓度约为200 mg/L的母液。分别移取2 mL、5 mL、10 mL的母液EAQ和2 mL、5 mL、10 mL的母液H₄EAQ至50 mL容量瓶中，用甲醇定容得标准溶液1#、2#和3#。

实际工艺生产的蒽醌工作液中，EAQ和H₄EAQ的含量通常为20~120 g/L,浓度太高，不能直接进样，需要将工作液用甲醇稀释1000倍，经0.45 μm有机膜过滤后进样分析。

3. 结果与讨论

3.1. 分析条件的选择

3.1.1. 色谱柱的选择

C18键合色谱柱对多数有机物具有保留强、分离度高、使用寿命长的特点，是应用较广的色谱柱。本实验首选C18柱，经色谱条件优化，待测物质能得到完全分离，可以满足实验要求。

3.1.2. 检测波长的选择

波长太短，溶剂干扰峰较大，但波长太长，组分的信号较小，影响分析的灵敏度。蒽醌化合物在190~300 nm处都有较强的紫外吸收，经比较，选择在254 nm波长分析能得到较高的灵敏度。

3.1.3. 流动相的选择

经实验，水相比例过高时，分析时间过长，峰形变宽、拖尾、灵敏度降低；反之，水相比例过低，分离度达不到要求。当甲醇：水 = 80:20时，分离时间、峰形及分离度均较理想。在选定的流动相配比下(甲醇：水 = 80:20(v/v))，调节流速在1.00~1.50 mL/min之间变化，流速越小，峰越宽，分析时间越长。综合考虑分离度、峰形、分析时间等因素，最终选择1.00 mL/min的流速，在该流速下，工作液中的EAQ和H₄EAQ组分能得到较好的分离。标准样品的液相色谱图见图1。

3.2. 方法的线性范围和检测限

在最优化液相色谱条件下，配制不同浓度的标准混合液1#、2#和3#进行分析。根据不同质量浓度下得到的峰面积绘制标准曲线得出线性回归方程。根据3倍信噪比的计算方法计算出最低检测限，见表1。从表中可以看出，该方法的线性相关系数在0.999962~0.999979之间，呈良好的线性关系，EAQ与H₄EAQ检出限分别为0.2 mg/L及0.6 mg/L，满足分析要求。

3.3. 精密度实验

在选定的色谱条件下，标准溶液2#测6次平行分析，计算其精密度，结果见表2。从表2中数据来看，相对标准偏差在2% 以内，说明此外标法测定蒽醌工作液组分的精密度高。

3.4. 准确度实验

在样品溶液中分别加入一定量的EAQ和THEA 标准物质，测定加标前后的组分含量，计算其回收率，结果见表3。从表3的回收率实验结果看，EAQ和THEA的回收率在98.4%~102.6%之间，方法的准确度较高。

3.5. 样品分析

利用本文所建立的方法，对实际生产中蒽醌工作液进行稀释，过滤后进样分析，其中EAQ含量为57.05 g/L，H₄EAQ含量为61.97 g/L，蒽醌总计为119.02 g/L，可满足分析要求。

Table 1. The curve of regression equation and detection limits

表1. 工作曲线回归方程及检出限

Figure 1. The chromatogram of standard samples

图1. 标准样品谱图

Table 2. The results of precision experiment (n = 6)

表2. 精密度实验结果(n = 6)

Table 3. The results of recovery experiment

表3. 回收率实验结果

4. 结论

本方法适用于用高效液相色谱分析双氧水工作液组分中的蒽醌化合物，是一种选择性和准确度都很高、分离彻底、操作稳定、简单的方法，解决了气相色谱法中降解物分析受沸点限制而无法得到监测的难题，也解决了气相色谱中EAQ和H₄EAQ因为沸点较近分离不够彻底的问题，且分析时间短，加标回收率在允许偏差范围内，在优化实验条件下，具有良好的精密度、准确度和线性关系，满足了生产和科研的需要。