于 洋,劉治中,王建剛
(吉林化工學院 資源與環(huán)境工程學院,吉林 吉林 132022)
替諾福韋(PMPA)及其前藥替諾福韋酯屬于開環(huán)膦酸核苷類抗病毒藥物,具有非常好的抗DNA病毒和逆轉錄病毒感染的作用[1],被廣泛用作臨床治療艾滋病毒(HIV),乙肝病毒(HBV),皰疹病毒(HSV)等感染的藥物[2]。對甲苯磺酰氧甲基膦酸二乙酯(DESMP)是合成替諾福韋的關鍵中間體[3],同時也是殺菌劑、除草劑及汽車裝飾材料高光黑膜的重要生產原料[4]。
DESMP工業(yè)化生產多采用兩步法,首先,以亞磷酸二乙酯和甲醛或多聚甲醛在一定溫度下反應制備羥甲基膦酸二乙酯,再以羥甲基膦酸二乙酯和對甲苯磺酰氯為原料,堿為縛酸劑催化反應,經萃取、水洗、蒸餾回收溶劑制備而成[5-8]。在萃取、水洗過程中,會產生一定量的堿性廢水,這給后期環(huán)保處理帶來巨大壓力。對工業(yè)廢水處理,通常以測定廢水中CODCr值來反映有機物污染物含量,這并不能有效反映廢水中實際有機物的種類及含量,無法做到針對性處理。因此,有必要建立水洗過程廢水中DESMP的分析方法,為開發(fā)合理的廢水處理工藝提供參考依據(jù)。
已有關于DESMP的報道多集中于合成工藝的探討[9-11],亦有關于替諾福韋的液相色譜分析方法研究[12,13],但不適合堿性廢水中DESMP含量的測定。本研究采用高效液相色譜法測定反應工藝水洗廢水中DESMP的含量,為進一步控制廢水排放,尋求合理的廢水減量化、資源化處理方法提供必要的檢測手段。
LC-100型液相色譜儀、紫外檢測器、LC-100型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),上海伍豐科學儀器有限公司;AUX120型分析天平(日本島津公司);AS5150A型超聲波振蕩器(天津奧特塞斯儀器有限公司);Molresearch超純水儀(重慶摩爾水處理設備有限公司)。
標準儲備液 天平精密稱取DESMP標準品0.1552g,用50mL甲醇溶解,流動相轉移至500mL的容量瓶中,超聲振蕩脫氣5min,流動相稀釋至刻度,混勻,配制DESMP濃度為310.40mg·L-1標準儲備液,4℃冰箱保存。
DESMP堿性水洗廢水2021年5月采集于某化工廠,聚四氟乙烯塑料采樣瓶密封,4℃冰箱保存。
H3PO4(AR南京化學試劑股份有限公司);甲醇(HPLC天津永大化學試劑有限公司);DESMP(AR貝斯特試劑成都點純科技有限公司);試驗用水為超純水。
液相色譜柱:VP-ODS(150mm×4.6mm,5μm);柱溫:30℃;定量環(huán)進樣20μL;流動相為含0.1%(V/V)H3PO4水溶液(流動相A)和甲醇(流動相B)的混合液,流動相A∶流動相B=50∶50,等度洗脫;色譜柱流量:1.0mL·min-1;LC-100紫外-可見檢測器,檢測波長230nm。以色譜峰保留時間定性,采用外標法峰面積定量。
將待測試樣品搖勻,準確吸取0.50mL試驗樣品于100mL容量瓶中,用50%流動相A與50%流動相B的混合液溶解,超聲波振蕩器脫氣5min,稀釋至刻度線,混勻。色譜進樣前,用0.45μm微孔濾膜過濾,濾液按儀器工作條件分析。
DESMP分子結構中有親水官能團磺酰氧甲基膦酸二乙酯基和疏水官能團對甲基苯基。對甲基苯是弱極性疏水性基團,與非極性色譜填料C18有強相互作用,流動相極性減小可使其保留時間減小。對于甲醇-水組成的二元流動相體系,隨著水含量的增加,流動相極性增加,DESMP與C18固定相的相互作用增強,保留時間延長。
對比不同H3PO4(0.1%)水溶液(流動相A)/甲醇(流動相B)混合液作流動相時,等度洗脫DESMP在C18柱上的色譜保留行為,色譜分離數(shù)據(jù)見表1。
表1 流動相組成對分離的影響Tab.1 Effect of mobile phase composition on separation
流動相A/流動相B(V/V)=20/80時,DESMP的保留時間短,與相鄰物質的分離度僅為1.10,小于1.5,DESMP與相鄰物質無法分離;流動相A/流動相B(V/V)=40/60時分離度為2.40,已經基本實現(xiàn)完全分離;隨著流動相中甲醇含量減少,DESMP在C18柱上的保留時間增加,與相鄰干擾物質的分離度增加,流動相A/流動相B=50/50(V/V)時分離度為7.85,DESMP保留時間為13.208min,在此流動相組成條件下DESMP與干擾物質可以實現(xiàn)基線分離,考慮到廢水組分的復雜性,最終選擇H3PO4(0.1%)水溶液/甲醇為50/50(V/V)為流動相,等度洗脫。在此流動相組成條件下,DESMP樣品分離色譜圖見圖1,DESMP保留時間13.208min,色譜柱效n=8270,與相鄰干擾物質分離度為7.85,可完全分離。
圖1 高效液相色譜圖Fig.1 HPLC chromatograms of DESMP
采用LC-100紫外檢測器對DESMP在200~300nm波長范圍內進行紫外光譜掃描,紫外吸收光譜見圖2。
圖2 DESMP紫外吸收光譜Fig.2 UV absorption spectra of DESMP
由圖2可知,DESMP在210~300nm波長范圍內有兩個寬帶吸收,210~240nm有強的吸收譜帶,摩爾吸光系數(shù)大,靈敏度高;250~280nm處有弱吸收譜帶,摩爾吸光系數(shù)小。DESMP分子中磺酰氧基與苯環(huán)存在共軛,使分子中苯環(huán)E2帶吸收發(fā)生紅移,最大吸收波長為230nm。E2譜帶摩爾吸光系數(shù)較大,靈敏度相對較高,因此,試驗選擇230nm作為方法檢測波長。
分別準確移取0.20、0.40、1.00、2.00、4.00、8.00mL標準儲備液,置于50mL容量瓶中,用50%流動相A與50%流動相B的混合液稀釋至刻度,混勻,配制6個濃度梯度的標準溶液,DESMP的濃度分別為1.24、2.48、6.21、12.42、24.83、49.66mg·L-1。按儀器工作條件進行色譜分析,以濃度C(mg·L-1)橫坐標,峰面積A(mAU·s)為縱坐標繪制標準曲線,見圖3。
圖3 DESMP標準曲線Fig.3 Standard curve of DESMP
由圖3可知,DESMP標準曲線回歸方程A=47.186×C+13.711,相關系數(shù)r=0.9999,在1.24~49.66mg·L-1濃度范圍內線性關系良好。以濃度1.24mg·L-1DESMP標準溶液測定方法最小檢測濃度Cmin,在液相色譜條件下進樣20μL,測得DESMP色譜峰高2.53×10-3AU,儀器短期基線噪聲7.0×10-6AU,按《GB/T 26792-2019高效液相色譜儀》規(guī)定方法計算,方法最小檢測濃度Cmin=6.86×10-3mg·L-1。
平行移取0.50mL試樣6份,按照試驗方法進行樣本處理,外標法定量分析,測試數(shù)據(jù)及定量分析結果見表2。
表2 精密度試驗結果(n=6)Tab.2 Results of tests for precision(n=6)
精密移取已知DESMP含量的試驗樣品0.50mL于100mL容量瓶中,再分別加入DESMP儲備液0.50,2.00,8.00mL,流動相稀釋至刻度,混勻,進行低、中、高3種濃度水平的加標試驗,每個濃度水平的樣品進行6次平行測定,計算平均加標回收率和測定結果的相對標準偏差(RSD),結果見表3。
表3 回收率試驗結果(n=6)Tab.3 Results of tests for recovery(n=6)
由表3可知,DESMP加標回收率為98.85%~101.59%,RSD為1.14%~2.46%。
對某企業(yè)生產DESMP工藝廢水進行6批次采樣,按照試驗方法進行測定,廢水中DESMP含量在320~810mg·L-1范圍內變化,說明企業(yè)工藝生產基本穩(wěn)定。分析方法的建立為DESMP工藝條件優(yōu)化及廢水處理工藝研究提供了參考依據(jù),同時也為企業(yè)產品質量控制提供了可靠保障。
本工作建立了替諾福韋生產工藝廢水中DESMP含量測定的高效液相色譜法。方法具有簡單、快速、重復性好的優(yōu)點,方法的線性范圍寬,檢出限低,重現(xiàn)性和準確度均能滿足廢水中DESMP含量的測定,測試方法亦可以用于生產工藝條件的優(yōu)化。