乙烯利水剂中乙烯利检测方案(离子色谱仪)

现代农药Modern AgrochemicalsVol.11 No.折Feb.2012第11卷第1期2012年2月 2012年2月张锦梅，等： IC法测定乙烯利水剂中乙烯利、亚磷酸、磷酸的含量37 农药分析◆ IC法测定乙烯利水剂中乙烯利、亚磷酸、磷酸的含量 张锦梅，王敬花，毕富春²，张习志 (1.青岛盛瀚色谱技术有限公司，山东青岛 266101；2.河北国欣诺农生物技术有限公司，河北河间 062450) 摘要：建立了 IC 法检测乙烯利水剂中乙烯利、磷酸、亚磷酸的方法。选用 SH-AC-1阴离子分离柱，淋洗液选用 3.6 mmol/LNazCO3+4.5 mmol/L NaHCO3， 等度淋洗，流速2.0 mL/min，进样量10uL，抑制电导检测，样品水溶解。在此条件下，线性相关系数均大于0.999；亚磷酸、磷酸和乙烯利检出限 (S/N=3)分别为 12.1 ug/L、53.4 ug/L和73.7 ug/L；相对标准偏差 (RSD) 为0.58%、2.87%和1.26%，样品平均加标回收率在97.0%~100.1%，重现性好。该方法简便、快速、灵敏、准确，可以用于乙烯利水剂中乙烯利、磷酸和亚磷酸的同时测定。 关键词： IC；乙烯利；亚磷酸；；磷酸； 电导检测 中图分类号：TQ450.7；O657.7 文献标识码：A doi： 10.3969/j.issn.1671-5284.2012.01.009 Determination of Ethephon， Phosphorous Acid and Phosphoric Acid in Ethephon 40% AS by IC ZHANG Jin-mei'， WANG Jing-hua'， BI Fu-chun’， ZHANG Xi-zhi' (1. Qingdao Shenghan Chromatograph Technology Co.， Ltd， Shandong Qingdao 266101， China； 2. HebeiGuoxinnuonong Biotechnology Co.， Ltd，lHebei Hejian0(62450， China) Abstract： A method for the determination of ethephon， phosphorous acid and phosphoric acid in ethephon 40% AS wasestablished by IC. Sample was dissoluted by water； chromatographic separation was performed on a SH-AC-1 anionseparator column； 3.6 mmol/L NazCO3+ 4.5 mmol/L NaHCO3 was chosen as eluant； Isocratic elution， flow rate 2.0mL/min， sample size 10 uL and suppressed conductivity detection were used. Under these conditions， the linear relativecoefficient of ethephon， phosphorous acid and phosphoric acid attained more than 0.999；the detection limits ofethephon， phosphorous acid and phosphoric acid (S/N=3) were 12.1 pg/L， 53.4 pg/L and 73.7 pg/L，RSDs were 0.58%，2.87% and 1.26%， respectively. Average recoveries of spiked sample were 97.0%-100.1%. The method is simple， rapid，sensitive and accurate. It is suitable for simulatenous determination of ethephon， phosphorous acid and phosphoric acid inethephon 40% AS. Key words： IC； ethephon； phosphorous acid； phosphate acid； conductive detection 乙烯利 (ethephon) 化学名2-氯乙基膦酸，是一种能促进植物成熟，调节植物代谢、生长和发育的植物生长调节剂，在农业中具有广泛的用途。乙烯利可以加速水果及蔬菜成熟，增进橡胶树乳汁分泌，加速成熟、脱落、衰老以及促进开花和控制生长，近来被广泛应用于农作物生长调节和水果催熟。 对乙烯利的合成及其工艺改进有大量文献报道2-51。乙烯利的合成方法按其反应历程主要可分为两种：一种是Michaelis-Arbuzov重排反应，即主要以环氧乙烷和磷酸或者膦酸烷基酯为原料的合成路线；另--种是自由基反应历程，可由氯乙烯与亚磷酸二酯反应，或醋酸乙烯酯与亚磷酸二乙酯反应制 ( 基金项目：科技部科技型中小企业技术创新基金项目 (09C26213711749) ) ( 作者简介：张锦梅(1978一)， 女 ，兰州市 人 ， 工程师，主要从 事 离子色 谱 应用研究 。 Tel： 0532-806 7 98 7 5； E -mail： zhangjinmei@qdsrd.com ) 备。我国目前主要采用三氯化磷-环氧乙烷法41，其优点是工艺稳定，生产无“三废”，缺点是收率较低。在乙烯利的生产中，影响2-氯乙基膦酸收率的因素较多，包括原料及配比、工艺条件、设备及生成产品的副反应等。合成主要经过酯化反应、重排、酸解等过程，每个反应都伴随有副产物亚磷酸、磷酸的生成，，因此监测亚磷酸、磷酸和2-氯乙基膦酸的含量对其产品的质量有重要意义。 目前对乙烯利的检测方法主要有自动电位滴定法、顶空GC法、毛细管GC法、离子色谱法等16-12]。国家标准中40%乙烯利水剂的分析方法是酸碱滴定容量法和重氮甲烷甲酯衍生化-气谱法13]。磷酸和亚磷酸多采用酸碱滴定法。用离子色谱法对乙烯利在瓜果、土壤中的残留或水剂含量检测已有量道[12，14-15]，但是对乙烯利及其工艺中的副产物磷酸、亚磷酸的检测鲜见报道。本实验研究了采用离子色谱法检测乙烯利水剂中乙烯利及其杂质亚磷酸、磷酸的方法。 1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂 碳酸钠：工作基准试剂，上海山浦化工有限公司；碳酸氢钠：优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；磷酸二氢钠：工作基准试剂，上海山浦化工有限公司；；亚磷酸：分析纯，上海亭新化工有限公司；乙烯利标准品：99.0%，德国DR公司；乙烯利水剂：河北国欣诺农生物技术有限公司；实验用水为18.2 MQ em超纯水； CIC-300离子色谱仪，配有恒温电导检测池、色谱柱恒温、光学检测器、SH-A自动进样器、SHY-2抑制器，青岛盛瀚色谱技术有限公司； HW-2000 色谱工作站，上海千谱公司；0.22 um过滤膜，天津 Automatic Science公司； UPT-Ⅱ-20L型超纯水系统，成都超纯科技有限公司。 1.2 色谱条件 色谱柱：SH-AC-1|阴离子交换柱((250mm×4.6 mm)， 青岛盛瀚色谱技术有限公司，柱填料为 PS-DVB 表面季胺基的树脂；淋洗液：：3.6mmol/L NazCO3+4.5 mmol/L NaHCO3；流速2.0mL/min， 压力 4.3MPa；柱温40℃；进样量10pL；抑制电导检测器。 1.3 测定步骤 1.3.1 标准品配制 分别称取基准级乙烯利(采用差量法称量)和 分析纯亚磷酸 0.100 g用超纯水定容至100mL， 配制成1000 mg/L 的乙烯利和亚磷酸的标准溶液。放入冰箱内4℃保存，待用。磷酸二氢钾 0.1402 g于100 mL 容量瓶中用超纯水定容至刻度，备用。碳酸钠、碳酸氢钠分别用超纯水配制成0.24，0.30 mol/L的储备液备用。 配制亚磷酸、磷酸、乙烯利的标准混合溶液，浓度依次为100，20，500 mg/L。将混合标准品依次稀释2，4，6，8，10倍待用。 1.3.2 样品处理 乙烯利在碱性介质中易分解生成乙烯，在水溶液中显酸性，所以样品及标准品处理均采用超纯水溶解。称取样品 0.095 g于100 mL容量瓶中，超纯水定容至刻度，摇匀后过0.22 um滤膜备用。 1.3.3 测定 待仪器稳定后，在“1.2”色谱条件下对标准品和样品进行测定。 2 结果与分析 2.1 色谱柱的选择 选用阴离子色谱柱shodex、SH-AC-2与SH-AC-1进行比较，这3种色谱柱填料基质和键合的功能基不同。实验结果表明，外购的shodex色谱柱出峰顺序依次为磷酸根、亚磷酸根、乙烯利，磷酸根与亚磷酸根分离度达不到基线分离，亚磷酸根与乙烯利在较低浓度下可以达到基线分离，但是在亚磷酸根与乙烯利浓度比为1：5的条件下不能达到基线分离，而且出峰时间较长，大约在30 min左右，不适合于乙烯利水剂的检测。色谱柱SH-AC-2的出峰顺序为亚磷酸根(磷酸根)、乙烯利，亚磷酸根与磷酸根完全重合。SH-AC-1在初始分离状态下，出峰顺序为亚磷酸根、磷酸根、乙烯利，三者都可以达到基线分离，而且考虑到在乙烯利合成工艺过程中杂质亚磷酸的含量远高于杂质磷酸的含量，因为部分磷酸是由于亚磷酸被氧化得到。磷酸根与乙烯利浓度比1：20的情况下分离度能达到1.5以上。此外，该色谱柱出峰较快(在5 min左右)，因此，最终选用SH-AC-1色谱柱。 2.2 色谱条件的优化 由于乙烯利(2-氯乙基磷酸)极易溶于水，在水溶液中极易电离显酸性，在碱性条件下易分解变质，所以样品处理直接采用超纯水溶解。为了使乙烯利与杂质离子磷酸根、亚磷酸根和其它阴离子能很好 地分离，改变淋洗液的配比，观察乙烯利与磷酸根、亚磷酸根离子的分离情况。由于淋洗液中NazCO3对二价离子影响较大， NaHCOs对磷酸根和亚磷酸根影响较大，故保持NazCO3浓度不变，改变NaHCO3浓度，当淋洗液为3.6 mmol/L NazCO：+ 4.5mmol/LNaHCO3时，亚磷酸根与磷酸根、磷酸根与乙烯利的分离度达到1.5以上。而且在该条件下加入6种常规阴离子，对亚磷酸根、磷酸根、乙烯利的检测不产生干扰。在该条件下标准品与样品谱图见图1、图2。 1-亚磷酸；2-磷酸；3-乙烯利 图1 标准品谱图 1-亚磷酸；2-磷酸；3-乙烯利 图2 乙烯利水剂样品谱图 2.3 线性关系、检出限 将“1.3.1”配制的一系列标准品在“1.2”的色谱条件下进样检测。以质量浓度(X)为横坐标，对应的峰面积(Y)为纵坐标绘制标准曲线，同时以最小二乘法进行浓度与峰面积的线性回归，得到标准曲线和线性相关系数R，L9以3倍信噪比计算检出限，3种物质在浓度范围内均具有良好的线性，相关系数均大于0.999。3种物质的线性回归方程、相关系数及检出限见表1。 2.4 精密度实验 从同一样品中准确称取5个试样，在上述色谱操作条件下分别平行测定5次进行分析，计算3种物质 测定结果的相对标准偏差，测得结果列于表2。 表1 3种物质的线性方程、线性范围及定量限 物质 线性方程 线性相 线性范围/ 检出限/ 关系数 mgL ugL-1 亚磷酸 Y=1.620×10+3.804×10*X 0.9996 10.0~100.0 12.1 磷酸 Y=7.546×10++7.805×10x 0.9995 2.0~20.0 53.4 乙烯利 Y=1.738×10+6.835×10X 0.9992 50.0~500.0 73.7 表2 精密度实验结果 物质 测定值/% RSD/% 亚磷酸 4.870 4.890 4.860 4.910 4.930 0.58 磷酸 0.986 1.057 0.991 1.018 1.030 2.87 乙烯利 40.460 41.220 40.360 40.970 41.590 1.26 2.5 回收率实验 对用“1.3”处理的已知含量的样品在上述条件下进行加标回收试验，结果见表3。 表3样品加标回收试验 物质 本底值/mgkg 加标量/mgkg 测定值/mgkg 回收率/% 10.0 56.520 99.4 亚磷酸 46.580 20.0 66.420 99.2 40.0 86.020 98.6 2.0 11.352 97.0 磷酸 9.412 5.0 14.322 98.2 10.0 19.252 98.4 50.0 436.450 100.1 乙烯利 386.400 75.0 460.950 99.4 100.0 486.100 99.7 2.6 抗干扰试验 考察样品中引入其它常规阴离子对被测组分的影响。为测定这些干扰离子对乙烯利及其杂质分离的影响程度，在乙烯利水剂样品中加入氟、氯、亚硝酸根、硝酸根、溴离子进样测定，见图3。实验表明，加入的这些干扰离子不会影响样品的测定，完全能满足常规样品分析。 1-氟离子；2-氯离子；3-亚硝酸根；4-亚磷酸根；5-磷酸根；6-乙烯利；7-溴离子；8-硝酸根 图3 乙烯利水剂与其它6种离子标准品谱图 3结论 用离子色谱抑制电导法检测乙烯利水剂中乙烯利、亚磷酸、磷酸，方法简便快速，重现性好，其分析的科学性和可操作性强，可以作为检测农药乙烯利及其杂质离子的方法，可用于控制工艺，适用于大批样品的定性及定量分析。 ( 参考文献 ) ( [1] 朱岩.离子色谱原理及其应用 [M].杭州：浙江大学出版社，2002：196. ) ( [2] 吴增元，陶建民， 李 永明.乙烯利生产新工艺路线研究[J].农药， 1994，33 (4)：10 - 12. ) ( [3] 孙德群，安永生，赖鹏翔，等.乙烯利加压法合成工艺改进[J].现 代农药，2008，7(6)： 1 9- 2 1. ) ( [4] 张惠明.乙烯利生产中影响产品收率因素的探讨[].山西科技， 2001，6：53 - 55. ) ( [5 ] 刘斌，宋振，罗伟慧.乙烯利合成技术进展[].上海化工，2010，35 (12)：13 - 15. ) ( [6 ] 江涛， 吴 学锋，刘京平.自动电位滴定法测定乙烯利含量[].理化 检验-化学分册，2000，36(8)：377-379. ) ( [7] 储晓刚.顶空气相色谱法测定浓缩菠萝汁中乙烯利残留量[].色 ) (上接第32页) 7 田间药效试验 7.1 水稻安全性 2009-2010年中国水稻所、湖北省农科院、安徽省马鞍山市植保站、浙江省绍兴市农科院和宁波农科院5个点田间试验均表明，新除草剂 ZJ0862在 120 g/hm²有效成分剂量内，对秧龄30d左右的4~5叶期水稻比较安全。 7.2 除草效果和杀草谱评价 新除草剂 ZJ0862 在 60~120 g/hm²有效成分剂量下，对田间部分杂草除草活性较高，与两个对照药剂苄嘧磺隆和丁草胺相比，对水莎草的防效明显优于两种对照药剂，对禾本科杂草稗草的防效与丁草胺相当，对部分阔叶杂草和异型莎草的防效与苄嘧磺隆相当或略低。综合各试验点结果可得出初步结论，水稻田主要杂草稗草、水莎草、四叶萍、水苋菜、陌上菜和异型莎草等杂草对 ZJ0862 较敏感。 7.3 使用技术 综合考虑 ZJ0862 除草效果和经济效益，推荐最佳使用剂量为有效成分 60~120 g/hm.草相复杂 ( 谱，2001，19(3)：286-288. ) ( [8] 杜黎明，徐青琴，范哲峰.大口径毛细管 气 相色谱法直接测定植物 生 长 激素[J].分析化学，2000，28(9)： 1114-1117. ) ( [9] 周艳明，牛森，许仁骥.水果、蔬菜中乙烯利残留量的测定方法[]. 食品科学，2006，27 (3)： 176- 1 78. ) ( [ 1 0] Shigeyuki T. 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