摘要
探讨了应用高效液相色谱法(HPLC)测定电子电气产品中四种邻苯二甲酸酯类增塑剂的可行性。经研究,该方法精密度和准确度好,检出限低,可应用于电子电气产品中RoHS2.0,CP65,REACH中邻苯的定量测试及快速筛查;常见测试(APEs)4P/8P/16P/22P; 测试过程中邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)是否完全分离是行业技术难以攻克的问题;
背景
邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)是市面上常用的增塑剂,具有优良的溶解性、分散性和粘着性.故常被作为纤维素树脂、乙烯基树脂、丁睛橡胶和氯化橡胶等的增塑剂,但是由于对人体具有毒性,所以在从20世纪末开始,一些法规限令开始明确规定添加限值。
但是由于DIBP,DBP在分子结构上面是同分异构体,具有相同的极性,在液相色谱法中很难在色谱柱中完全分离,体现在色谱图上就是DIBP,DBP两峰不能完全分离。如图1;
图1:测试RoHS2.0新增四项邻苯谱图
图1中第二和第三个峰分别为DIBP,DBP。从图中可以看出DIBP,DBP两峰未完全分离。深圳骏辉腾使用旗下产品有机物综合测试仪LC-2800G测试仪验证,在技术人员对此问题进行深度分析:
1、液相色谱仪检测原理是用不同的流动相在梯度方法中,随时间与浓度比例变化来实现被测物的分离,从而得出物质含量,因此流速和流动相的配比会影响出峰时间。
2、固定相不同,也就是色谱柱不同,也会对分离效果有影响。
通过对液相原理进行分析,研究人员针对不同的影响因素进行实验研究,经过长时间的实验论证,现已成功将DBP,DIBP分离,并总结出三种改进方案:
1. 将梯度延长,这样能够得到DIBP,DBP完全分离,但是这种方法会导致测试时间过长。
2. 改变流速,配备合适的梯度和色谱柱,DIBP,DBP也能够完全分离,并且不会延长测试时间。
3. 利用短柱和长柱串联,对梯度和流速要求一般,也能实现DIBP,DBP完全分离。
如图2,为第二种改进方法测得谱图。
图2:改进后方法测试RoHS2.0新增四项邻苯谱图
图2中,第二,三个峰分别为DIBP,DBP,可以看到,DIBP,DBP完全分离。
根据有机物综合测试仪的仪器性能,结合检测标准,调试仪器的测试方法。完全满足检测电子电气产品中多溴物质和多环芳烃等,测试谱图如下:
液相色谱测多溴联苯(PBB)色谱图
液相色谱测多溴联苯醚(PBDE)色谱图
液相色谱测多环芳烃(PAHs)18种物质色谱图
依据:
GB/T 29784.1-2013 电子电气产品中多环芳烃的测定高效液相色谱法
SN/T 2005.1-2005 电子电气产品中多溴联苯和多溴联苯醚的测定高效液相色谱法
SN/T3716-2013 SN/T 3716-2013 电子电气产品中壬基苯酚及壬基苯酚聚氧乙烯醚的测定高效液相色谱法
SN∕T 3512-2013 电子电气产品中四溴双酚-A-双(2,3-二溴丙醚)的测定高效液相色谱法
T/ CESA 1063—2019 电子电气产品中四种邻苯二甲酸酯的测定高效液相色谱法
花絮:
高效液相色谱具有方法准确、简便、快速,抗污染能力强,分离效果好,仪器操作简单,购置成本和维护成本低等特点,可满足80%的有机物测试条件,俗称:有机物综合测试仪,可随时参考标准扩项,避免更多重复投资。特别适合中小企业的来料有机有害物质品质管控。
高效液相色谱仪适宜于分离、分析高沸点、热稳定性差、有生理活性及相对分子量比较大的物质,因而广泛为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中针对这种精密而又运用广泛的科学仪器。
下面我们来聊一聊基线。HPLC常见的基线问题主要有基线漂移以及基线噪音。
基线漂移
线漂移基线漂移是色谱工作者普遍遇到的问题。一般说来,机器刚起动时,基线容易漂移,大概要30min的平衡时间,如果用了缓冲溶液、缓冲盐,或者在低波长下(220nm)平衡时间相对会比较长,仍然发现基线漂移,原因可能有以下几种:
1、柱温波动
控制好柱子和流动相的温度,检查是否有打开的窗户或空调对着柱温箱。
2、流通池被污染或有气体
用甲醇或其他强极性溶剂冲洗流通池(尽量断开柱子)。如有需要,可以用1N的硝酸(不要用盐酸)。
3、紫外灯能量不足
更换新的紫外灯
4、流动相污染、变质或由低品质溶剂配成。检查流动相的组成,使用高品质的化学试剂及HPLC级的溶剂。
基线噪音
对于紫外检测器,氘灯光源打开后要预热30min以上,基线才能稳定。噪声是指与被测物无关的检测器输出信号的随机扰动变化,分短期噪声和长期噪声两种。
基线噪音(规则的)
产生基线噪音的原因有:在流动相、检测器或泵中有空气;漏液;流动相混合不完全;温度影响(柱温过高,检测器未加热);在同一条线上有其他电子设备;泵振动。
了避免基线噪音,在正式进样之前,需要对流动相脱气;冲洗系统以除去检测器或泵中的空气;检查管路接头是否松动;泵是否漏液;是否有盐析出和不正常的噪音,如有必要,更换泵密封;用手摇动使溶剂混合均匀或使用低粘度的溶剂减少差异或加上热交换器;有其他电子设备时断开LC、检测器和记录仪,检查干扰是否来自于外部,加以更正;泵振动时在系统中加入脉冲阻尼器。
基线噪音(不规则的)
(1)漏液:检查接头是否松动,泵是否漏液,是否有盐析出和不正常的噪音。如有必要,更换密封,检查流通池是否漏液。
(2)流动相污染、变质或由低质溶剂配成:检查流动相的组成。
(3)流动相各溶剂不相溶:选择互溶的流动相。
(4)检测器/记录仪电子元件的问题:断开检测器和记录仪的电源,检查并更正。
(5)系统内有气泡:用强极性溶液清洗系统;检测器内有气泡,清洗检测器,在检测器后面安装背景压力调节器。
(6)流通池污染(即使是极少的污染物也会产生噪音):用硝酸清洗流通池;
(7)检测器灯能量时不足更换灯;
(8)色谱柱填料流失或阻塞:更换色谱柱。
(9)流动相混合不均匀或混合器工作不正常:维修或更换混合器,在流动相不走梯度时,不建议使用泵的混合装置。
高效液相色谱仪操作步骤如下:
1)过滤流动相,根据需要选择不同的滤膜.
2)对抽滤后的流动相进行超声脱气10-20分钟。
3)打开hplc工作站(包括计算机软件和色谱仪),连接好流动相管道,连接检测系统。
4)进入hplc控制界面主菜单,点击manual,进入手动菜单。
5)有一段时间没用,或者换了新的流动相,需要先冲洗泵和进样阀。
6)调节流量,初次使用新的流动相,可以先试一下压力,流速越大,压力越大,一般不要超过2000。
7)设计走样方法。
8)进样和进样后操作。
9)关机时,先关计算机,再关液相色谱。
10)填写登记本,由负责人签字。
11)流动相均需色谱纯度,水用20m的去离子水。
12)柱子是非常脆弱的,第一次做的方法,先不要让液体过柱子。
13)所有过柱子的液体均需严格的过滤。
14)压力不能太大,可以不要超过2000psi。
高效液相色谱是色谱法的一个重要分支,以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。
液相色谱仪作为实验室较为常见的一款产品,日常维护与保养中有哪些需要注意的地方,我们来介绍一下:
1、流动相的抽作要求:
高效液相级色谱醇,二次蒸馏水,缓冲盐一定要过滤;
流动相脱气至关重要(可采用抽滤,超声波脱气等方法)
2、吸滤头:
特殊情况下可拆下滤头抽取以判断其中是否堵塞;亦可用注射器吸取流动相通过吸滤头打出以判断其是否堵塞。若有堵塞情况可用异丙醇超声波清洗;清洗不成功则需要更换。
3、单向阀:
如遇到泵压不稳或流动相不能抽取,则可能是单向阀出现问题,卸下用异丙醇超声波清洗,清洗时须按其安装的方向放置在小烧杯中,切记不可与安装方向倒置超洗!
4、泵头:
泵头漏液或出现其它故障一般要申请维修(如漏液,或更换柱塞杆及其密封垫等)
5、过滤器:
当色谱峰出现异常情况时,有可能是此部件被污染, 拆下用异丙醇超洗或更换过滤垫片。
6、排液阀:
此处不能完全密封或漏液时一般是其中的垫片污染或磨损,可卸下后取出其垫片用异丙醇超声波清洗或更换垫圈。
7、手动进样器:
平时应注意用二次蒸馏水和甲醇在装载状态及进样分析状态清洗;如出现漏液现象,原因极可能为转子密封垫磨损或污染,一般须申请维修或更换配件。
8、流通池:
在色谱峰不正常时会可能是此部件补污染。可拆卸后取出其中的垫片用异丙醇超洗(可根据说明书进行操作或申请维修)。
9、工作站:
出现死机可重起计算机;不正常运行时,首先可更换电脑测试其硬件故障;或在本机上重新插拔接口、重新安装软件。