马 玲1 吕晓华1 秦 婷1 张旭龙1 孙春晓2 房 芳1 吕 明1

关键词 危险化学品；戊二胺；气相色谱法；归一化法；自身对照法

Selection of Quantitative Methods for Determination of the Hazardous Chemical Cadaverine by GC

MA Ling¹ LV Xiao-Hua¹ QIN Ting¹ ZHANG Xu-Long¹

SUN Chun-Xiao² FANG Fang¹ LV Ming¹

Abstract A method was established for the determination of the hazardous chemical-cadaverine by gas chromatography.The product of cadaverine was diluted with water as solvent. Through optimization of instrumental parameters, cadaverine and impurities were separated by capillary chromatographic column and detected by FID. Cadaverine was quantified by normalization method and self-control method. The experimental results showed that the relative standard deviations (RSD) of the two quantitative methods were 0.09% and 0.11% respectively. The determination results of the reference substances were within the uncertainty range (98.8%±2%), and the relative deviations (RD) of two laboratories' results were 0.04%. Both quantitative methods met requirements. However, the normalization method was more stable and convenient, suitable for analysis of the hazardous chemical- cadaverine.

Keywords hazardous chemical; cadaverine; gas chromatography; normalization method; self-control method

基金项目：新疆维吾尔自治区重点研发计划项目( 2019B00002）

第一作者：马玲（1987—），女，汉族，新疆奇台人，硕士，工程师，主要从事进出口商品检验工作，E-mail: 495020354@qq.com

1.乌鲁木齐海关技术中心 乌鲁木齐 830063

2.阿拉山口海关技术中心 阿拉山口 833400

1. Urumqi Customs Technical Center, Urumqi 830063

2. Alashankou Customs Technical Center, Alashankou 833400

戊二胺（1,5-戊二胺）又名1,5-二氨基戊烷、尸胺，是一种重要的精细化工产品，被广泛用作有机合成、环氧树脂固化剂，也用于高聚物制备及生物研究等。随着生物经济的兴起，作为平台化合物的戊二胺得到了人们的关注。近年来，国内外不少学者对生物法制备戊二胺进行了研究，并取得重要进展。2018年下半年，上海凯赛生物技术股份有限公司5万t生物基戊二胺试车投产，成为国内首家规模化生产生物基戊二胺的企业。另外，宁夏伊品生物科技股份有限公司生物基戊二胺及尼龙56实现了对化工品生产己二胺及尼龙66产品的替代，有效降低了资源消耗，摆脱了国外巨头垄断。目前，国内研究戊二胺的生产工艺和提纯工艺较多，但由于基体组成的复杂性，给戊二胺的分离、提取和检测带来了困难。

目前，国内有关戊二胺的报道主要集中在对环境^[1]及食品^[2-3]中微量、痕量戊二胺的检测，检测方法涵盖了薄层色谱法^[4]、离子色谱法^[5-7]、液相色谱^[8]及液相色谱-质谱联用法^[9]、毛细管电泳法^[10]等。对戊二胺产品纯度的测定报道较少。王晓云^[11]采用液相色谱及液相色谱-质谱联用法对发酵液中的戊二胺进行了定量和定性分析，张弘等^[12]采用分光光度法测定了全细胞催化法制备的戊二胺转化液，以上文献主要针对含量较低的产品。对于接近纯品的戊二胺产品，将采用气相色谱法分离检测，归一化法^[13]和自身对照法^[14]定量。该方法为戊二胺产品的含量检测提供技术支持，有利于促进国内戊二胺生产企业优化生产工艺，提高产品质量，有利于海关严把进出口戊二胺的质量关。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

美国安捷伦7890A 型气相色谱仪，配SSL（分流/不分流进样口）和FID检测器；美国密理博Milli -Q纯水仪；MS3 basic型旋涡混合器；德国Dr戊二胺标准物质：98.8%±2%。

1.2 仪器条件

Agilent HP-5色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱始温70℃保持1 min，以15℃/min升至230℃，保持5 min；进样口温度230℃，进样量0.2 μL；分流比40∶1；流速1 mL/min；FID检测器加热温度280℃，氢气流量40 mL/min，空气流量400 mL/min，尾吹流量30 mL/min。

1.3 样品准备

1.3.1 操作注意事项

操作人员在样品制备过程中须穿实验服，佩戴自吸过滤式防毒半面罩、化学安全防护眼镜和橡胶耐油手套。整个过程需在远离火种、热源的通风系统或设备情况下操作，严禁与氧化剂、酸类接触；且需轻拿轻放，防止包装及容器损坏。

1.3.2 样品制备

原样和标准物质原样：用移液器直接移取约1 mL戊二胺原样和标准物质原样分别加入两个气相色谱进样瓶中，待测。

稀释20倍的戊二胺溶液和稀释20倍的戊二胺标准溶液：用移液器移取约50 μL戊二胺原样和标准物质原样分别加入两个盛装约950 μL纯水的气相色谱进样瓶，混匀，待测。

稀释100倍的戊二胺溶液和稀释100倍的戊二胺标准溶液：用移液器分别准确移取100 μL戊二胺原样和标准物质原样，分别加入两个盛装少量纯水的10 mL容量瓶中，用纯水定容，混匀，待测。

为避免污染，以上原样和溶液均应现用现取、现用现配。

1.4 样品测定

1.4.1 设备调试

检查气相色谱仪的进样口状态并按需更换部件，确保进样口密封和洁净；设定合适的程序升温条件对色谱柱进行老化2～3次，确保色谱柱内部洁净；在设定的仪器条件下进空白，检查气相色谱仪整个体系的洁净程度，确保空白的色谱图中无任何色谱峰出现，彻底消除来自戊二胺产品外的杂质干扰。

1.4.2 样品上机

将戊二胺原样、稀释20倍的戊二胺溶液、稀释100倍的戊二胺溶液和标准物质原样、稀释20倍的戊二胺标准溶液、稀释100倍的戊二胺标准溶液上气相色谱仪测定，戊二胺原样、稀释20倍的戊二胺溶液、稀释100倍的戊二胺溶液色谱图见图1、图2（注：为便于观察，稀释100倍的戊二胺溶液色谱图整体向下移350 Hz）。

图1 稀释20倍的戊二胺溶液色谱图

Fig.1 Chromatogram of cadaverine solution diluted 20 times

图2 戊二胺原样和稀释100倍的戊二胺溶液色谱图

Fig.2 Chromatogram of cadaverine and cadaverine solution diluted 100 times

2 结果与讨论

2.1 检测方法的选择

气相色谱法适用于含有可挥发成分的有机化学试剂主要成分和杂质的测定，定量方法主要有外标法、内标法、标准加入法、归一化法等。由于外标法的线性范围较窄，且通过稀释样品后测定会有很大误差，不适用于含量高的组分测定。内标法的关键是选择合适的内标物，较复杂，一般不适用于快速分析。标准加入法适用于的基质复杂且含量较低的样品，且操作复杂烦琐。归一化法适用于含量较高的组分测定，且在色谱柱不超载的范围内，定量结果与进样量重复性无关，缺点是被分析的组分需在同一个周期内完全出峰并且分离，检测器对所有组分都需有响应。自身对照法的优点在于可以尽可能地提高样品浓度，提高杂质暴露的水平，但此法要求供试液和对照液两次的进样准确，操作条件稳定。

综上分析，选定适用于高含量组分测定的归一化法和自身对照法作为研究对象，通过对戊二胺产品的精密度测定、标准物质的准确度测定以及实验室间比对等手段，来检验两种定量方法对戊二胺产品中戊二胺含量测定的适用性。

2.2 溶剂的选择

戊二胺为无色黏稠的发烟液体，直接进样易造成进样针堵塞和色谱柱污染。戊二胺易溶于水、乙醇，分别采用水和乙醇作为溶剂对戊二胺样品进行稀释后进样检测，结果显示乙醇溶剂会出现较大的乙醇色谱峰，且乙醇中含有少量杂质，对戊二胺的定量分析产生较大干扰，因此确定将水作为溶剂稀释戊二胺样品。此外，考虑到水对色谱柱有一定损害，因此采用小体积进样量进样，并设置一定的比例分流进样。

2.3 色谱条件的优化

分别选择HP-5型色谱柱和HP-INNOWax型色谱柱对戊二胺产品进行分离，结果表明，HP-5型色谱柱和HP-INNOWax型色谱柱均可将戊二胺和杂质完全分离。而HP-INNOWax型色谱柱为极性色谱柱，更怕水、怕氧、怕高温，容易流失，从而更易损坏且易受干扰，因此选用HP-5型色谱柱分离戊二胺和杂质。尝试不同的程序升温条件对戊二胺产品进行分离，为确保产品中所有组分都流出，戊二胺和杂质完全分离，且实现快速检测，最终确定程序升温参数为色谱柱初始温度温70℃，保持1 min，以15℃/min上升至230℃，保持5 min（共16.667 min）。

2.4 定量依据

归一化法为通过对稀释20倍的样品溶液进行6次平行测定，根据色谱图中戊二胺的峰面积与总峰面积之比得出戊二胺含量（计算公式见式1）。自身对照法为用水将样品稀释100倍，作为样品的对照溶液，分别平行测定6次原样和对照溶液，将原样色谱图中的杂质峰面积之和与对照溶液中的戊二胺峰面积对照（计算公式见式2）。两种定量方法对戊二胺产品的测定结果见表1。

(1)

式（1）中：C_i—组分i的质量分数，单位为%；A_i—组分i的峰面积。

(2)

式（2）中：C_i—组分i的质量分数，单位为%；A_i—原样中组分i的峰面积；A_ie—对照溶液中组分i的峰面积。

表1 戊二胺产品测定结果

Table 1 Results of product-cadaverine

2.5 方法精密度和准确度

根据格鲁布斯检验法检验，归一化法和自身对照法的测定结果均无可疑值，其相对标准偏差（RSD）分别为0.09%和0.11%（见表2）。两种定量方法对戊二胺产品测定的戊二胺含量结果均为99.80%，与比对实验室结果（99.73%）的相对偏差均为0.04%（见表3）。

表2 戊二胺产品精密度

Table 2 RSD of product-cadaverine

表3 实验室间比对结果

Table 3 Results of two laboratories' results

按照同测定样品相同的步骤，分别用归一化法和自身对照法平行测定3次标准物质，同计算样品相同的公式计算得出的戊二胺标准物质的戊二胺含量，两种定量方法的测定结果分别为98.44%和98.27%，均在标准物质标准值的不确定度范围（98.8%±2%）内（见表4）。

表4 戊二胺标准物质测定结果

Table 4 Results of standard material, cadaverine

3 结论

根据戊二胺的相关物理化学性质及戊二胺产品的特点，选择水作为溶剂，将戊二胺产品稀释一定的倍数，用毛细管色谱柱对戊二胺和杂质进行分离，氢火焰离子化检测器进行检测。通过用归一化法和自身对照法对戊二胺产品的精密度测定，标准物质的准确度测定以及实验室间比对，实验结果表明两种定量方法精密度分别为0.09%和0.11%，对标准物质的测定结果分别为98.44%和98.27%，均在标准物质的不确定度范围（98.8%±2%）内，实验室间比对的相对偏差均为0.04%。两种定量方法均满足测定要求。基于自身对照法对两次进样稳定性要求高，且戊二胺产品直接进样易堵塞进样针、污染色谱柱，而归一化法在满足结果准确的前提下，结果更稳定，操作更快捷，因此归一化法较自身对照法更适用于危险化学品-戊二胺含量的快速测定。

响应 (Hz)

Rt (min)

响应 (Hz)

Rt (min)

参考文献

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（文章类别：CPST-C）