馬玉潔 秦丹 單志華

摘要：采用流動注射分析-紫外光譜法（FIA-UV），基于苯胺與亞硝酸鹽在酸性條件下發(fā)生的重氮化反應及其在堿性條件下的偶合顯色反應，實現苯胺的有效檢測.通過實驗參數的優(yōu)化，確定495 nm為最大吸收波長，建立了苯胺質量濃度在0.002～2.0 mg/L范圍內與峰高具有良好線性關系的模型（R2=0.999 7），檢出限為1.62 μg/L，重復性（RSD）為0.71%.該方法在加速老化后皮革萃取液中的應用表現出97.8%～103.8%的加標回收率，相較國標法具有更優(yōu)的抗干擾能力和更高的檢測精度.成功建立的苯胺檢測新方法，為無鉻鞣革產品的質量控制及環(huán)境監(jiān)測提供了重要的技術支持，有助于提高公共健康和環(huán)境保護水平.

關鍵詞：無鉻鞣革; 苯胺; 流動注射; 分光光度法; 含量測定

中圖分類號：TS57? 文獻標志碼：A? 文章編號：1001-8395（2024）05-0650-06

doi：10.3969/j.issn.1001-8395.2024.

苯胺在化工行業(yè)中是一種很重要的原材料，屬高毒性物質[1-5].皮革行業(yè)中對苯胺類化合物的應用相當廣泛[6]，苯胺類單體多數已被證明對人體健康以及環(huán)境保護有重大不利影響[7-10].目前，對食用水及一些紡織商品已有苯胺的分析方法標準[11-13]，對皮革而言，要在復雜的混合溶液中建立起快速、簡單和有效的分析方法是一項令人關注的課題.

目前，苯胺分析檢測的方法應用得最廣泛的是色譜法[14-16]和光度分析法[17-18].但是，色譜法由于儀器昂貴會受到限制，而光度分析法所用的顯色劑不穩(wěn)定且操作程序繁瑣.流動注射分析（FIA）技術集合了采樣、富集、分離、檢測等于一體，分析方便、快捷、準確，能夠較好地達到在線檢測的目的[19-20].苯胺與亞硝酸鹽在酸性環(huán)境中會發(fā)生重氮化反應，然后在堿性條件下，其重氮化反應產物可以和甲萘酚發(fā)生耦合并生成紅色物質，該物質顏色比較穩(wěn)定，且在波長495 nm處有最大吸收.根據該原理，本文介紹了FIA-UV法對游離苯胺進行分析的新方法.

流動注射分析（FIA）結合紫外光譜（UV）技術是一種用于快速、高通量樣品處理的分析方法，特別適用于復雜樣本的質量控制和成分分析.FIA-UV法通過將樣品直接注入連續(xù)流動的溶劑流中，并在特定波長下進行紫外光譜檢測，從而實現對目標化合物的快速識別和定量.

1 實驗部分

首先將無鉻鞣革樣品放置于氙燈老化耐候性試驗箱中，進行光照老化處理，同時調節(jié)實驗的溫度和相對濕度，控制光輻射的強度及時間.然后，使用人工堿性汗液對老化后的樣品進行萃取，檢測游離苯胺及其衍生物的含量.

1.1 實驗試劑及儀器 試劑：脫色劑（成都科龍化學試劑公司）、濃度為0.5 mol/L的亞硝酸鈉（NaNO2）溶液、質量濃度為1.0 g/L的甲萘酚乙醇水溶液;濃度為0.05 mol/L的硫酸溶液;濃度為0.5 mol/L 的鹽酸溶液;濃度為1.0 mol/L的氫氧化鈉（NaOH）溶液.

儀器：HYY3-1營養(yǎng)鹽自動分析儀，實驗室自制;HL-2恒流蠕動泵，上海滬西分析儀器廠;N-2000雙通道色譜工作站，浙江大學智能信息工程研究所;微量注射器，上海微量注射器生產公司;單通道電磁閥，西安匯源儀表閥門有限公司.

1.2 分析流程原理 根據方法原理，設計分析的流路圖見圖1.

P： 蠕動泵; R： 顯色液; R0：參比液; S： 試樣; V：進樣閥; M： 混合器; L： 反應圈;

C0： 進樣環(huán); O： 光學檢測系統(tǒng); PC： 計算機處理系統(tǒng); W： 廢液

1.3 共存物質分析 實驗利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）法對無鉻鞣革堿性汗液萃取液中金屬離子進行分析，萃取液中目標元素測定結果見表1.

1） 按照表1萃取檢出的共存干擾離子進行50倍濃度的設計，包括：Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、As3+、Sr2+、Cd2+、Sn2+、Ba2+、Hg2+、Pb2+.

2） 按照無鉻鞣革加工方法與材料對萃取液中有機物進行10倍濃度的設計，包括：苯酚、甲酸、乙酸、丙烯酸、十二烷基苯磺酸鈉以及組氨酸.

2 實驗流程

在強酸性介質中，苯胺與亞硝酸鹽發(fā)生重氮化反應;其產物在堿性環(huán)境下與甲萘酚偶合顯色，最大吸收波長為495 nm.據此建立了使用FIA-UV法測定游離苯胺的方法.分析并優(yōu)化影響吸光度的FIA-UV系統(tǒng)參數;評估實驗體系的線性范圍、檢出限、精密度和抗干擾性;最后，將國標方法與本研究方法進行比較.

2.1 條件優(yōu)化 實驗需要在特定波長范圍內確定苯胺反應后顯色物質的最優(yōu)吸收波長.利用FIA-UV法進行測定時，顯色液的進入方式是通過六通自動閥然后注入到試樣中，此時相對峰值（H）也會在空白試樣（去離子水）的測定過程中出現，該峰值就是顯色液的吸收峰.本實驗以相對峰值為基準，通過實驗確定方法各因素的最佳條件，從而能夠比較好地確定方法的靈敏度.設峰值Hr為加甲醛標液的去離子水產生的相對峰值H1與沒有加標的去離子水的相對峰值（H0）的差值，即Hr=H1-H0.Hr越高，則此實驗條件越好.

2.1.1 檢測波長的選擇 在350～550 nm波長范圍內對溶液的吸光度進行分析，結果如圖2所示.最大吸收波長為495 nm.

2.1.2 硫酸溶液濃度的優(yōu)化 在固定儀器操作條件下，改變硫酸溶液的濃度，研究硫酸溶液濃度在1.5×10-3～1.9×10-2 mol/L范圍內，吸收峰值和硫酸溶液濃度的變化趨勢如圖3所示.

由圖3可知，隨著硫酸溶液濃度的增大，峰值先增大后降低，在硫酸溶液濃度為4.0×10-3 mol/L時有最大峰值.當酸度過高時，顯色反應會受到影響，所以本實驗確定最適宜的硫酸濃度為4.0×10-3 mol/L.

2.1.3 NaNO2溶液濃度的優(yōu)化 苯胺的重氮化反應受NaNO2溶液濃度的影響.實驗中選用不同濃度的NaNO2溶液，探究1.0×10-2～7.0×10-2 mol/L濃度范圍內，苯胺分析靈敏度的變化，結果如圖4所示.

如圖4所示，隨著NaNO2溶液濃度的增加，體系的吸收峰值先升高然后下降，最終趨于穩(wěn)定.在1.0×10-2～4.8×10-2 mol/L的濃度范圍內，吸收峰值隨濃度增加而增加，并在濃度達到4.8×10-2 mol/L時開始下降.因此，最佳NaNO2溶液濃度為4.8×10-2 mol/L.

2.1.4 顯色劑甲萘酚濃度的優(yōu)化 改變顯色劑甲萘酚溶液的濃度，研究甲萘酚溶液質量濃度在10.0～70.0 mg/L范圍內對苯胺測定靈敏度的影響，即分析峰值和顯色劑甲萘酚質量濃度的關系，結果如圖5.隨著顯色劑甲萘酚質量濃度的增加，測定靈敏度相應提高.在10.0～70.0 mg/L的甲萘酚溶液質量濃度范圍內，峰值隨質量濃度增加而增大，達到最大值時的質量濃度為45.0 mg/L，之后峰值隨質量濃度增加呈下降趨勢.因此，實驗確定45.0 mg/L為顯色劑甲萘酚的最優(yōu)質量濃度.

2.1.5 NaOH溶液濃度的優(yōu)化 苯胺重氮化后與顯色劑甲萘酚反應的顯色效果顯著受到NaOH濃度的影響.通過調節(jié)NaOH溶液濃度（3.0×10-2～8.0×10-2 mol/L），探究其對苯胺測定靈敏度的影響，如圖6.

從圖6可以看出，體系峰值隨NaOH溶液濃度的增加呈先增加后降低的趨勢，當NaOH濃度為6.0×10-2 mol/L時，峰值達到最大值，之后隨著NaOH溶液濃度的增加，峰值開始逐漸下降至平衡.所以，本實驗選擇6.0×10-2 mol/L作為NaOH的最優(yōu)濃度.

2.1.6 進樣體積的優(yōu)化 進樣體積直接影響樣品量、分析體系的信號強度、分析頻率，以及方法的靈敏度和線性范圍，如圖7所示.

圖7中，相對峰值隨進樣體積增加而逐漸上升，在300 μL時達到最大值后趨于穩(wěn)定.此外，該方法展現出良好的線性范圍.因此，本實驗選定300 μL為最佳進樣體積.

2.2 方法的評價 在選擇好的最優(yōu)條件下（在確定最優(yōu)條件后），本研究從線性關系、檢出限、精密度及抗干擾能力等方面入手來評價分析方法.

2.2.1 線性范圍 經過處理的苯胺參比標樣制備標準溶液，質量濃度分別為0、0.002、0.004、0.006、0.008、0.01、0.02、0.05、0.10、0.25、0.50、1.0、2.0 mg/L.然后在已優(yōu)化的儀器參數及實驗條件下，進行進樣及測定并繪制標準曲線，最后進行線性回歸，結果如圖8所示.

在最優(yōu)條件下，苯胺質量濃度在0.002～2.0 mg/L范圍內峰值（Hr）與質量濃度（c，mg/L）成線性關系，線性方程為 H=280.7c+ 6.842 9，線性相關系數R2 =0.999 7.

2.2.2 檢出限 按基線噪聲半倍峰值的3倍與工作曲線斜率的比值計算，基線噪聲為0.152 mV，方法的檢出限為1.62 μg/L.方法具有較低的檢出限，可以對低濃度的樣品進行檢測.

2.2.3 精密度 在選定方法的實驗條件和固定的儀器參數下，對質量濃度為0.1 mg/L的苯胺樣品進行11次平行測定，計算RSD，如表2所示，RSD為0.71%.數據精密度較高，因此本方法具有較理想的重現性和準確度.

2.2.4 標樣換算 苯胺標樣加入配制的人工堿性汗液（pH=8.0），經過濾紙和萃取濾紙和PA脫色劑進行萃取液純化脫色處理.根據優(yōu)化條件與單獨標樣進行3次對比檢測，確定誤差，換算獲得“參比標樣”中甲醛的平均損失率為3.741%.

2.2.5 共存物質干擾實驗 為了檢測老化皮革萃取液中常見的元素對苯胺測定的干擾情況，按照選定的實驗方法，對質量濃度為0.1 mg/L的苯胺標準溶液進行干擾試驗.試驗表明：

1） 在苯胺質量濃度為0.1 mg/L，離子干擾實驗中，50倍無機干擾離子實驗結果評價誤差±5%范圍內；

2） 在苯胺質量濃度為0.1 mg/L，10倍可溶性有機干擾物實驗中，混合有機物干擾下，實驗結果在平均允許誤差為4.4%.

與國標法（GB/T 11889—1989）相比，FIA-UV法具有較小的誤差，證明本方法具有抗干擾能力強的特性，更適于皮革樣品萃取液中苯胺的測定.

2.2.6 樣品分析及加標回收 為了提高測定結果的準確性，在已優(yōu)化的實驗條件和儀器參數下，按照選定的實驗方法，對加速老化后皮革萃取液中已知濃度的苯胺溶液進行加標回收實驗.

3 實驗結果

3.1 萃取樣品分析結果 經過光照老化處理以及堿性汗液萃取后的樣品在優(yōu)化條件下進行分析.不同的光照時間與醛-植鞣革內苯胺的含量變化結果如圖9所示.從圖9可以看出：

1） 無鉻鞣革隨光照時間的延長，其苯胺含量呈增加的趨勢.

2） 從兩種方法比較看，FIA-UV與國標法測定的結果較接近.

3.2 樣品加標實驗結果 參考GB/T11889—1989，利用N-（1-萘基）乙二胺偶氮UV法對加速老化后皮革萃取液中已知濃度的苯胺溶液進行加標實驗，同時利用FIA-UV法對游離苯胺進行加標回收實驗，并對兩種方法的測定結果進行對比，結果見表3.

從表3可以看到，利用FIA-UV法測定游離苯胺，其加標回收率范圍在97.8%～102.2%之間，相對平均誤差范圍為2%.而國標法測試苯胺的加標回收率范圍在104.2%～105.0%之間，相對平均誤差范圍在4%～5%之間.對比兩種方法，FIA-UV法回收率良好，檢測結果更加精確，效果滿意.

4 討論與結論

4.1 技術創(chuàng)新與比較

本研究的FIA-UV法在操作簡便性、檢測靈敏度和試劑用量方面優(yōu)于傳統(tǒng)氣相色譜和高效液相色譜技術，展現了顯著的技術創(chuàng)新.

4.2 應用優(yōu)勢

相比現有方法，本技術在加速老化皮革萃取液的游離苯胺檢測中顯示出較高的自動進樣效率和在線監(jiān)測能力，強化了實際應用中的效率和準確性.

4.3 未來展望

考慮到FIA-UV法的潛在應用范圍，未來研究將致力于進一步提升自動化水平、降低檢測成本，并探索其在環(huán)境監(jiān)測和食品安全等領域的應用可能.

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FIA-UV Analysis of Free Aniline in Chromium-free Tanning

MA Yujie1， QIN Dan1， SHAN Zhihua2

（1. College of Chemistry and Materials Science， Sichuan Normal University， Chengdu 610066， Sichuan;

2. The Key Laboratory of Leather Chemistry and Engineering of Ministry of Education， Sichuan University， Chengdu 610065， Sichuan）

Abstract：Using flow injection analysis-ultraviolet spectrophotometry （FIA-UV）， based on the diazotization reaction of aniline with nitrite under acidic conditions and its subsequent coupling color reaction under alkaline conditions， effective detection of aniline was achieved. Optimization of experimental parameters identified 495 nm as the maximum absorption wavelength， establishing a model with a good linear relationship between the aniline concentration （0.002- 2.0 mg/L） and the peak height （R2 = 0.999 7）， as well as a detection limit of 1.62 μg/L， and repeatability （RSD） of 0.71%. This method demonstrated an enhanced recovery rate of 97.8%-103.8% in accelerated aged leather extract， surpassing standard methods in interference resistance and detection accuracy. The newly established method for aniline detection significantly supports quality control and environmental monitoring of chrome-free leather products， contributing to improved public health and environmental protection.This study aims to develop a highly accurate and sensitive method for the quantitative analysis of aniline in chrome-free leather extract solutions.

Keywords：chrome-free leather; aniline; flow injection; spectrophotometry; content determination

（編輯 陶志寧）

基金項目：國家自然科學基金（52070136）

第一作者簡介：馬玉潔（1982—），女，博士，講師，主要從事生物質材料改性及功能化研究，E-mail：ruby331@qq.com

引用格式：馬玉潔，秦丹，單志華. 加速老化無鉻鞣革中游離苯胺的FIA-UV法分析[J]. 四川師范大學學報（自然科學版），2024，47（5）：650-655.