一种快速检测阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺单体含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于检测阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺单体含量的方法，具体涉及一 种用高效液相色谱法快速检测阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺单体含量的方法。
【背景技术】
[0002] 阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM)是一种高效水溶性有机高分子絮凝剂，由于分子链 上带有季胺阳离子基团，可通过电中和、吸附架桥作用使水中带负电荷的胶体微粒脱稳、絮 凝而有助于沉降和过滤脱水，它对有机物和无机物都有很好的净化作用，具有用量少、成本 低、毒性小及使用的pH范围宽等特点（PolymerInt, 2001，50:875~884)，特别适用于胶体 物质含量高的废水、污泥脱水和有色废水的处理等（US5985992A;US5512646A)，因此在 城市用水、工业用水、污水净化、污泥脱水中使用阳离子聚丙烯酰胺成为一种趋势。随着人 们环保意识的增强，国家必然加强污水治理的力度，污水处理用和污水脱水用阳离子聚丙 烯酰胺絮凝剂必将有越来越大的市场。
[0003]目前对于非离子和阴离子型聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量的分析研究较多，而 对于阳离子型聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量的分析较少，样品前处理相对复杂，检测时 间长，操作步骤繁琐。
[0004] 合成的阳离子聚丙烯酰胺中残留的单体丙烯酰胺是一种白色无味片状晶体， 很容易经消化道、皮肤、肌肉或其他途径被人体吸收，被国际癌症研究中心将其确定为 可能致癌物质。基于丙烯酰胺的神经毒性、生殖毒性、遗传毒性及潜在的致癌性（Work EnvironHealth，2004,30:21 ~29;NeuroseiRes，1996，17(2):189 ~198;BrJ Cancer，2003, 95:889~896)，研究和开发出简便、准确和适用范围广的丙烯酰胺分析方法 至关重要。
[0005] 阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺单体含量的测定方法研究的较少，至今还没有 一种测定标准，公开的专利也较少。中国专利CN102590121A中阳离子聚丙烯酰胺样品的 前处理是浸泡在溶剂中24h获取的，且用紫外分光光度计测定时要反复调整萃取液的体积 比，步骤较为繁琐，这就使得样品前处理相对复杂，检测时间长，满足不了企业对产品快速 检测的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种快速检测阳离子聚丙烯酰胺中残留的丙烯酰胺单体含 量的方法，通过微波萃取法提取阳离子聚丙烯酰胺中的丙烯酰胺单体，操作简便，将样品前 处理所需要的时间从几十小时缩短为几分钟。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
[0008] -种快速检测阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺单体含量的方法，包括以下步 骤：
[0009] 1)利用高效液相色谱仪测定丙烯酰胺标准溶液的峰面积，并绘制该峰面积与丙烯 酰胺标准溶液浓度关系的标准曲线；
[0010] 2)将阳离子聚丙烯酰胺与有机溶剂和水的混合溶剂配制成浓度为0. 01~0. 15g/ mL的混合物；
[0011] 3)将步骤2)得到的混合物用微波炉提取残留丙烯酰胺单体；
[0012] 4)用高效液相色谱法检测提取液中残留丙烯酰胺单体的峰面积，根据步骤1)绘 制的标准曲线读取提取液中残留丙烯酰胺单体的浓度；
[0013] 5)根据式I计算阳离子聚丙烯酰胺样品中残留丙烯酰胺单体的含量CO;
[0015]式I中：
[0016] c为标准曲线中对应的提取液中残留丙烯酰胺单体的浓度，单位为mg/L;
[0017] m为阳离子聚丙烯酰胺样品的质量，单位为g;
[0018]V为混合溶剂的体积，单位为mL。
[0019] 进一步，所述混合溶剂中有机溶剂与水的体积比为7:3~9:1。
[0020] 优选的，所述用微波炉提取残留丙烯酰胺单体时微波炉的功率为500~750W，提 取时间为5~20min。
[0021] 又进一步，所述的用高效液相色谱法检测提取液中残留丙烯酰胺单体的峰面积包 括以下步骤：
[0022] a)将用微波炉提取的提取液搅拌5~lOmin，过滤，得到提取液；
[0023]b)取提取液5~20yL注入液相色谱仪，流动相流速为0. 5~2.OmL/min，检测波 长为205~230nm，色谱柱柱温箱温度为25~40°C定并记录峰面积，根据标准曲线的直线 方程计算残留单体含量。
[0024] 进一步，所述的高效液相色谱法中所述的色谱柱为C18柱，流动相为磷酸二氢盐 水溶液和甲醇，二者体积比为98:2~65:35,其中，磷酸二氢盐水溶液的浓度为10~20mM， pH= 3 ~4〇
[0025] 本发明的微波萃取法，利用不同物质吸收微波能力的差异，使聚丙烯酰胺体系中 的丙烯酰胺被选择性加热，从而使丙烯酰胺从体系中分离，进入到介电常数较小、吸收微波 能力相对较差的萃取剂（即有机溶剂与水的混合溶剂）中。在微波萃取过程中，高频电磁 波穿透萃取剂，到达丙烯酰胺的内部且产生的电磁场可加速丙烯酰胺向萃取剂界面扩散的 速率，从而可以实现对丙烯酰胺的快速提取。
[0026] 本发明的微波萃取法中，提取时间小于5min时提取不彻底，测得的残留单体含 量偏低，当残留单体含量趋于最大值并稳定时，提取时间设为5~20min，当提取时间大于 20min时，微波炉内提取液沸腾剧烈，溶剂易挥发使得测定含量高于实际含量，时间过长还 有可能造成爆炸，安全起见，微波萃取时间不得高于20min。
[0027] 本发明利用高效液相色谱仪，采用外标法绘制标准曲线，线性范围为0.5yg/ mL~1000yg/mL，方法检测限为0. 05~0. 5yg/mL，线性相关系数（R2)为0. 99995~ 0. 99998,线性范围较大且线性较好，回收率在85. 5%~110. 2%，测定结果的绝对误差小 于10%，确保了本发明的检测方法的准确性。因此本发明提供了一种快速、准确的分析残留 丙烯酰胺单体的方法，满足对产品快速检测的要求。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0029] 本发明利用微波萃取法，对阳离子聚丙烯酰胺溶液进行提取，将其中残留的丙烯 酰胺单体快速提取出来，避免了采用现有技术中搅拌提取或者浸泡提取法，大大缩短了提 取时间，提高了检测效率。
[0030] 本发明利用高效液相色谱法，具有分析速度快、分离效率高、灵敏度高、易于实现 操作自动化的特点。本发明采用的外标法，线性相关系数接近于1，回收率也较高，这就保证 了该方法可以准确的测定出残留丙烯酰胺单体的含量。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明实施例1中丙烯酰胺标准溶液的标准曲线。
[0032] 图2为本发明实施例1中阳离子聚丙烯酰胺样品中残留丙烯酰胺单体的高效液相 色谱图。
[0033] 图3为本发明实施例3中丙烯酰胺标准溶液的标准曲线。
[0034] 图4为本发明实施例3中阳离子聚丙烯酰胺样品中残留丙烯酰胺单体的高效液相 色谱图。
【具体实施方式】
[0035] 以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0036] 实施例1 [0037]仪器与条件
[0038] 高效液相色谱仪：岛津LC-15C ;
[0039]色谱柱：WondasilC18(4. 6X250mm，0. 5ym)色谱柱；
[0040] 流动相体积比=NaH2PO4水溶液：甲醇=90:10,pH= 3,NaH孑04水溶液的浓度为 20mM；
[0041]检测波长：220nm;
[0042]流速：I. 5mL/min;
[0043] 进样体积：20yL;
[0044]柱温：40cC。
[0045] 称取丙稀酰胺0.1 g于烧杯中，精确至0. lmg，用乙醇溶解并用乙醇定容于IOOmL容 量瓶中，该溶液为l〇〇〇mg/L的丙烯酰胺标准溶液，用此标准溶液配制成100mg/L、50mg/L、 20mg/L、10mg/L、8mg/L、6mg/L、4mg/L、2mg/L8个系列浓度的标准溶液，注入高效液相色谱仪 平行进样三次取其峰面积平均值，并绘制丙烯酰胺标准曲线，如图1所示，线性方程为y= 17041x-39882,线性相关系数（R2)为 0.99995。
[0046] 称取I. 8421g阳离子聚丙烯酰胺样品，溶于50mL乙醇与水的混合溶剂中，乙醇与 水体积比为85:15,微波萃取5min并搅拌lOmin，取上清液并用0. 45ym或0. 22ym的水相 滤头过滤、按上述色谱条件进样，将待测样品注入液相色谱仪，其高效液相色谱图如图2所 示，平行进样三次取其峰面