近年来，新冠肺炎疫情在全球肆虐，公共环境卫生安全问题受到了人们的广泛关注。具有消毒杀菌特性的季铵盐表面活性剂在日常生活中的使用频次逐渐增加，其本身的安全问题受到使用者、管理者的重视。季铵盐类化合物（QACs）是一类阳离子表面活性剂，在很宽的酸度范围内均能显示广谱抗菌活性，可作为木材防腐剂、杀虫剂、杀真菌剂、消毒剂和清洁剂等广泛用在环境卫生和消毒领域。研究表明QACs的杀菌效果与烷基链长度有关。苄基氯同系物的试验研究表明，烷基链上含有12~16个碳原子的QACs，其具有最强的杀菌活性。日常生活中较为常见的苄基化季铵盐为十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）。1227能够改变细菌胞浆膜的通透性，使菌体物质外渗，从而阻碍细菌代谢，起到杀灭作用。并且，1227具有毒性小、不积累毒性、易溶于水、受水硬度影响小等特点，被广泛应用于日常消毒领域中。

    氯化苄是制备1227的主要原料，其与十二烷基二甲基胺可在一定温度下反应生成1227。氯化苄是一种具有强烈刺激性气味的无色液体，其蒸汽对眼睛黏膜有一定的刺激性，是一种很强的催泪剂。同时，氯化苄会缓慢水解生成苯甲醇和盐酸，水解半衰期为15h（pH7，25℃）。由于1227生产工艺不彻底等原因，氯化苄可能残留在1227中。当1227用于环境卫生特别是金属表面的消毒时，残留的氯化苄水解产生的盐酸会逐渐腐蚀不锈钢表面，缩短其使用寿命。氯化苄的检测方法主要为气相色谱-质谱法，但是，针对苄基化季铵盐中氯化苄，尚缺乏标准检测方法，文献报道的检测方法也较少。因此，研究人员以典型苄基化季铵盐1227为检测对象，提出了一种准确测定苄基化季铵盐样品中氯化苄含量的方法，具有重要的实用意义。

1、试验方法

      称取样品用乙醇溶解并稀释，得到300g·L−1样品溶液，分取4mL置于顶空瓶中，按照仪器工作条件测定。

2、结果与讨论

2.1 基于正交试验的顶空条件的优化

     顶空进样技术遵循了气液平衡定律，即在恒定的温度和压力下，目标组分经过一定时间的分配，在气液两相达到平衡状态，上方气体进入色谱仪被检测。温度会影响气液两相的平衡状态，进而影响目标组分分配在气相中的含量。平衡温度过低时，仪器响应值偏低，影响试验结果的准确度；平衡温度过高时，不必要的组分可能进入气相，对目标组分的测定造成干扰，甚至污染色谱柱。平衡时间指气液两相达到热力学平衡所需要的时间，平衡时间过短，气液两相尚未达到稳定状态，试验结果重复性变差；平衡时间过长则会降低试验效率。顶空瓶进样体积会影响气液平衡后各组分的配比。为提高结果的准确度和分析效率，试验对平衡温度、平衡时间、进样体积等因素进行了优化。以 L9 (33) 正交试验考察了3个水平下3个因素（平衡温度A、平衡时间B、进样体积C）对1227样品中氯化苄峰面积的影响。正交试验因素及水平见表1。

     正交试验设计及结果见表2。其中：K为三水平下1227中氯化苄峰面积的均值；R为K值的极差，可以直观反映各因素对结果的影响程度。

     由表2可知，各因素对氯化苄峰面积影响程度由大到小排序依次为A、B、C，因素A在水平3下峰面积较大，因素B、C在水平2和水平3下的峰面积较大且相当。

      方差分析结果见表3。

     由表3可知，平衡温度、平衡时间的F值较大，p值均小于0.001，说明这二者对试验结果有显著性影响，与正交试验的极差分析结果一致。

     综上，试验选择最优顶空条件为平衡温度90℃，平衡时间20min，进样体积4mL。

2.2 色谱条件的优化

     氯化苄沸点为179℃，在常温下会缓慢水解成苯甲醇和盐酸，苯甲醇进一步与氧气接触被缓慢氧化成苯甲醛，苯甲醛的沸点同样为179℃，但其极性与氯化苄稍有差异，极性色谱柱可将苯甲醛和氯化苄分开，减少苯甲醛对氯化苄的色谱干扰，试验选择了具有强极性的DB-WAX UI毛细管色谱柱为固定相。

     为了能更好地分离1227样品中的各组分，试验采用了程序升温法，升温程序如表4所示。

     分别采用升温程序a、b、c分离1227样品，所得色谱图如图1所示。

     由图1可知：以升温程序a分离时，氯化苄与苯甲醛得到了较好分离，但是氯化苄与2，4-二氯甲苯色谱峰有部分重叠，影响氯化苄的准确定量；进一步将初始温度的保持时间由5min延长至12min后，氯化苄与2，4-二氯甲苯的分离效果得到了提升（升温程序b），但是氯化苄与 2，4-二氯甲苯未能达到基线分离；将60℃至110℃的升温速率由50℃·min−1 降低至10℃·min−1后（升温程序c），氯化苄与干扰物苯甲醛、2，4-二氯甲苯的分离效果均较为理想。因此，试验选择采用升温程序c分离样品中的各组分。

2.3 方法学考察

2.3.1 标准曲线和检出限

     按照仪器工作条件测定氯化苄标准溶液系列，以氯化苄的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标进行线性拟合。结果显示，氯化苄的线性回归方程为 y=0.6112x+0.3424，相关系数为0.9993，线性范围为 10~110mg·L−1。

     参考文献，对1227样品溶液重复测定6次，计算峰面积的标准偏差s，以3.3s/k（k为标准曲线斜率）计算检出限，结果为3.73mg·L−1。

2.3.2 精密度和回收试验

     平行制备6份1227样品溶液，按照仪器工作条件测定，计算测定值的相对标准偏差（RSD），结果为1.3%。

    在上述1227样品中分别添加不同质量浓度的氯化苄标准溶液，各添加水平平行测定3次，计算回收率，结果见表5。

2.4 样品分析

     按照试验方法分析3种1227样品和1种1827样品，结果显示，仅在1种1227样品中检出了氯化苄，残留量为 177mg·kg−1，直接使用该1227样品具有潜在安全风险，应当改进生产工艺或者采用其他方法减少氯化苄含量。

3、试验结论

     研究人员通过正交试验优化了平衡温度、平衡时间和进样体积等顶空条件，提出了顶空-气相色谱法测定苄基化季铵盐中氯化苄含量的方法。该方法色谱分离效果好、线性关系良好，同时具有较好的准确度和重复性，可以快速、准确地测定苄基化季铵盐中氯化苄的残留量，为QACs中卤代烃残留量测定提供了方法依据。

作者：刘向凯1，李晓婷2，严方1，2，姚晨之1，2

单位：1. 中国日用化学研究院有限公司；

2. 中轻日用化学检验认证有限公司

来源：《理化检验-化学分册》2024年第11期