维普资讯 http://www.cqvip.com 第19卷,第5期 光谱实验室 Vo1.1 9,No.5 2 0 0 2年9月 Chinese Journal of Spectroscopy I ̄boratory September,2002 聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体的 顶空气相色谱法测定 许德珍①王宏菊 (深圳出入境检验检疫局广东省深圳市福强路1011号518045) 摘 要 采用带有顶空进样器的气相色谱仪,分析聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体量;以校准曲线法进行定 量测定;在选定的色谱条件下,测定苯乙烯含量的线性范围为5.O一1000mg/L,检出限小于0.1mg/L;本 方法操作简便、快速、结果准确,适应于残留苯乙烯单体含量的测定。 关键词顶空气相色谱法,聚苯乙烯。餐具,残留苯乙烯单体. 中图分类号:0657.7 1 文献标识码:B 文章编号:1004—8138(2002)05—0694—05 1 引言 科技的发展在带给人们方便和舒适的同时,也带来了潜在的对人体健康有害、甚至足以致命的 毒物!在我们日常生活中,由聚苯乙烯制成的各种不同形状和用途的餐具品种繁多,在这些餐饮器 具中残留的苯乙烯单体对人体是有害的,这已引起发达国家的关注,在美国市场已要求与食品接触 的塑料制品,必须符合美国食品及药物管理局(FDA)的规定,FDA规定与食品接触的聚苯乙烯和 橡胶改性聚苯乙烯中的残留苯乙烯单体不得超过0.5 [13;欧共体市场规定了仪器级塑料产品进 口,需根据接触食物性质进行测试。我国亦规定用于制作食品包装材料、容器及食品工业的聚苯乙 烯树脂,其中苯乙烯含量不得超过0.5 Ao[2]。因此,建立一种测定聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体 的分析方法是十分必要的。 有关测定聚苯乙烯原料中的苯乙烯含量的方法:采用二氯甲烷或二硫化碳溶解样品,填充色谱 柱分离,气相色谱直接进样定性、单标或内标法定量[2 ],其缺点是样品中的高聚物进入色谱柱后, 对柱子造成极大的伤害,对毛细管色谱柱的危害尤其严重;对掺有填充物的聚苯乙烯样品,溶解后 溶液混浊,必须经离心分离或滤膜过滤(因填充物颗粒很细,分离很困难),才能进样分析,单点定量 测定误差较大,结果准确度较差;杨修垄[|]用气相色谱法测定了不饱和聚脂树脂增强塑料中残留的 苯乙烯含量,其最小检测量为lOmg/kg,精密度在10 左右。 本文采用二甲基甲酰胺(DMF)提取,DB—WAX 30m×0.32ram×0.5 m石英毛细管色谱柱分 离,顶空气相色谱法定性、定量测定;减少了样品前处理过程和有机溶剂用量,缩短了分析时间,对 有填料的样品,也无须分离和过滤,避免了高聚物对毛细管色谱柱造成的损害,采用校准曲线定量, 提高了测定结果的准确度。经过对国内外有关资料的查询,尚未发现有关这方面的报道。 ①联系人.电话:(0755)3395999--1216d ̄-mailIx由ezhen@21on.com 作者简介,许德珍(1953一).女.四川省蓬溪县人.高级工程师。主要从事色谱分析及研究. 收稿日期l2002.05—09 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期 许德珍等:聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体的顶空气相色谱法测定 695 2 实验部分 2.1仪器与试剂 Varian GC一3800气相色谱仪,带液体、顶空、固相微萃取三合一自动进样器(美国瓦里安公 司);20mI 顶空瓶;压盖器,启盖器;色谱柱为DB—WAX 30m×0.32mm×0.5 m(美国J&w公 司)。 二甲基甲酰胺(A R) 苯乙烯标准储备液:准确称取色谱纯苯乙烯(含量99.8 9/6)0。1000g于100mL容量瓶中,用二 甲基甲酰胺定容,配成为1000mg/L的储备液,使用时稀释成所需浓度的工作液。 2.2色谱条件 进样口温度220 C;检测器温度230"C;载气为高纯氮气,流速2.OmL/min;无分流进样;柱温: 初始温度35 C,以5℃/min的速度升至70'C,保持5min,再以5_C/min的速度升至120 C,保持 2min。 2.3实验方法 称取剪碎的样品lg(准确至小数点后4位),置于20mI 顶空瓶中,用移液管准确加入10.0mI 二甲基甲酰胺,盖上瓶盖,用压盖器压紧,震摇顶空瓶,使其全部溶解。将顶空瓶放入三合一自动进 样器的震荡器中,在8O C下,震荡提取30min,进行色谱测定,色谱图见图1。 3 结果与讨论 3.1提取溶剂的选择 通过直接加热法和乙醇、二氯甲烷、二甲基甲酰胺3种溶剂的顶空提取实验,选择出一种能准 确测定聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体含量的提取溶剂。(1)直接加热提取,不用溶剂,方法简单, 但定量分析比较困难。(2)乙醇提取无毒性,并且苯乙 烯易溶于乙醇,是较理想的溶剂,在提取标准溶液中的 苯乙烯时,50C下60min就能达到平衡,提取率在 95.6 一1O4%之间,但对具有液固两相的餐具样品,在 此条件下,提取量较低(见图2),可能是固体内部的苯 乙烯未被提取出来的缘故。通过样品颗粒大小对提取量=三 的影响实验,结果表明剪碎样品与粉碎样品的色谱响应 值相差约30%,此溶剂不适合于残留苯乙烯总含量的 提取。(3)二氯甲烷因沸点低(4O一41℃),了提取 温度,在35 C下提取10min为最大值,10min以后响应 值快速下降,随着时间的延长而减少,到60min时已不 能检出(见图3),该溶剂不适合用作顶空提取溶剂。(4) 二甲基甲酰胺可溶解聚苯乙烯餐具,使样品液成为均匀 的液体,且沸点较高,提取温度选择范围大,适合于顶空 提取,实验证明该溶剂是提取聚苯乙烯餐具中残留苯乙 烯单体的较好溶剂,并且适合于顶空分析,因此,选用二 甲基甲酰胺作为本研究的提取溶剂。 图1聚苯乙烯餐具样品二甲基 甲酰胺提取色谱图 维普资讯 http://www.cqvip.com 光谱实验室 第l9卷 50 40 30 20 l0 5 /v 0 0 l0 20 30 40 50 60 120时间/min 时 ,mI丌 图2乙醇提取温度、时间实验 图3二氯甲烷提取时间实验 卜一提取温度曲线(时间为60rain) 提取温度:35℃ 2——提取时间曲线(温度为5O℃)。 3.2提取时间和温度选择实验 顶空提取过程是一个气一液平衡过程,其平衡与提取时间的长短、提取温度的高低、待提取物的 性质、在溶剂中的分配常数及扩散系数等有关。当温度一定时,延长提取时间,可增加提取量,当时 间一定时,升高温度有利于提取物向气相中扩散,可加快提取速度,缩短平衡时间,增加提取量,因 此,提取时间和温度的选择直接影响测定结果的准确性。对于二甲基甲酰胺提取剂(见图4),在 80 C下,随着提取时间的延长,峰面积增加较快,30mln后,增加量逐渐减慢,到40min时,达到最大 值,当提取时间延长到50min时,提取量已减少,因此,综合考虑提取时间定为30min;在30min下, 随着提取温度的升高,苯乙烯提取量增加较快,7O一8O℃提取速度最快,80 C时,达到最大值,80 C 之后提取量快速减少,故提取温度定为8O℃。 3.3线性范围与检出限 将苯乙烯标准溶液用二甲基甲酰胺配制成5.0、100、200、400、600、800、1000mg/I 的浓度,分 别吸取上述标准溶液10mL,置于20mL顶空瓶中,在80"C下,提取30min,以苯乙烯的浓度对峰面 积作图(见图5),其线性方程为y=1460X+24644,相关系数为r一0.9994,线性范围为5.0-- 1000mg/I ,此线性范围已完全满足检验要求,因此,未做进一步实验。信噪比为5倍时,其检出限小 于0.1mg/I ,完全满足FDA和我国规定的限量要求。 25 × l 5 照 旧 鹫 鹫 5 0 l0 20 30 40 50 0 200 400 6OO 8o0 l000 l2o0 时间/min 浓度C/mg.L。 图4二甲基甲酰胺提取温度、时间实验 图5二甲基甲酰胺提取线性实验 卜一提取温度曲线(时间为60mln)l 2——提取时间曲线(温度为80"C). 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期 许德珍等:聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体的顶空气相色谱法测定 697 3.4精密度与回收率 聚苯乙烯餐具样品经9次重复测定,平均含量为 表1回收率实验(mg/kg) 371.8mg/kg,其相对标准偏差(RSD)为3.4 。用测定 精密度的聚苯乙烯餐具样品,分别加入一定量的标准 溶液,进行加标回收实验,经2次平行测定,其平均回 收率在95.6 一1OO.6 之间。回收率结果见表1。 3.5样品测定 表2样品测定样品 餐具 调味杯 酒杯 采用本方法对聚苯乙烯餐具、调味杯、酒杯进行了实 际样品中残留苯乙烯单体含量测定,其结果见表2。 3.6测定方法比较 (mg/kg) 苯乙烯残留量 用本方法与美国FDA 177.164方法对聚苯乙烯酒杯 样品进行3次平行测定,两种方法所得结果基本一致,其测定结果见表3。 表3测定方法比较 4 结论 顶空气相色谱法能方便、快速、准确地定性定量测定聚苯乙烯餐具中残留苯乙烯单体,该方法 样品前处理简单,有机溶剂用量少,灵敏度高,检出限小于0.1mg/I ,其相对标准偏差为3.4 ,回 收率在95.6 一1OO.6 之间。能有效保护毛细管色谱柱,减少有机溶剂对分析人员身体健康造成 的伤害和对环境造成的污染。 参考文献 E1]Food and Drug Administration.Polystyrene and rubber-modified PolystyreneES-].21 CFR CH.1(4—1—98 Edition)177.1640.1998. 29O一291. [2]厉蕾等主编.塑料技术标准手re[M].北京:化学工业出版社.1996.154. [33中华人民共和国国家标准汇编;食品包蓑用采摹乙烯树庸卫生标准的分析方法[s].GB/T5009.59—1996.北京:中国标准出版 社.1996.1—4. [4]杨修墼.用气相色谱法测定不饱和聚脂树脂增强塑料中残留苯乙烯含量[J].化学世界.1993.5:22o一223. Determination of Styrene in Pol ystyrene Tabl eware by Headspace Gas Chromatography Xu De・-Zhen WANG Hong-・Ju (ShtnzhenEntry-ExitInspection&QuarantineBureau,No.1011 F 矗瑚 H. 啪I出靠.Guangdong 518045,尸.R.Ch/,,a) 维普资讯 http://www.cqvip.com 698 光谱实验室 第l9卷 Abstract Residues of styrene in polystyrene tableware were analyzed by headspace gas chromatography. The standard curve was used for quantitative determination.Under the selected conditions the contents of styrene are linearly related to their peak areas in the range of 5.O—l 000mg/l .The detection limit is lower then 0.1mg/I .The method is convenient,rapid and the results are well repeatable. Key words Headspace Gas Chromatography,Polystyrene,Tableware,Residue of Styrene. /1 7Z・  ese J T 0urn ZT  of Spectroscopy Laboratory(CJSL) ISSN 1004—8138 CN 1 1—31 57/04 Chinese Joul hal of Spectroscopy Laboratory is one of the academic journals of the Chinese Academy of Sciences.It is distributed at home and abroad.First published in 1 984,it is jointly managed by Institute of Chemical Metallurgy,the Chinese Academy of Sciences,Beijing Central Research Institute of Iron and Steel and Beijing Institute of Aeronautical Materials etc. Chinese Journal of Spectroscopy Laboratroy is published bi—monthly with around 200 thousands Chinese words each issue.There is one volume each year.Up to date there are tota1 1 9 volumes.The major contents include emission spectroscopy,molecular fluorescence,phosphorescence, chemiluminescence spectrometry’lnfrared spectroscopy,nuclear magnetic resonance spectrometry. ultraviolet and light absorption spectrometry,atomic absorption,atomic emission,flame emission spectrometry’mass spectrometry,X—ray spectrometry,surface analysis X—ray photoelectron spectroscopy and Auger electron spectroscopy etc. The classification of the articles includes:review,research papers,book and iOurnal review,technica1 communication ,instrumental research,discussion,knowledge introduction,translation and introduction of scientists etc.Our journal’S publishing cycle is short(/he fastest one is 2—6 months). We welcome people working in the field of spectroscopy to subscribe our journa1. The Journal is published for readers ranging from analysts,researchers and engineers both in scientific institute and industrial enterprises to professors,lectures and postgraduate students in universities. Editor in Chief:ZHOU Kai-Yi(Professor). Address of Editorial Department: (I)Institute of Chemical Metallurgy,the Chinese Academy of Sciences,No.1 Beiertiao, Zhongguaneun,Beijing 1 00080,P.R.China. (2)Central Iron&Steel Research Institute,No.448 Zhulou,Box 7,No.76 Xuevuannan I u。 Beijing 1 00081,P.R.China.