无自身标准样品GC–FID法测定标准物质中有机杂质含量

　　作为标准样品，分别合成或用制备色谱制备则成本较高。气相色谱仪广泛应用的氢火焰离子化检测器(FID)对多数有机物有灵敏信号，可以用有机物中有效碳的含量来计算其应答值[4–6]。根据有效碳数法原理可以在无自身标准样品的情况下推算出目标物质的Si而进行定值[7–8]，但尚无人将该法应用于纯度标准物质的定值中，更没有人对检测数据进行不确定度评价。笔者以自制的癸二酸二正丁酯(DBS)纯度标准物质为例，用GC–FID法检测其中的有机杂质，并对测定结果进行不确定度评定。自制DBS纯度标准物质中有机杂质经GC–MS检测，并结合工艺过程，确定是与主体物质碳数相近的同系物、主体物质的同分异构体及空间异构体，按保留时间排列分别为癸二酸乙酯丁酯、壬二酸二丁酯、癸二酸丙酯丁酯、DBS主体物质的空间异构体、癸二酸丁酯戊酯、十一碳二酸二丁酯、十二碳二酸二丁酯，DBS的总离子流图如图1。

　　DBS中的有机杂质均无市售标准样品。用与目标杂质结构相似的碳十四酸甲酯配制参考溶液，在GC–FID上检测出Ss，根据有效碳数法推算出各杂质的Si，可对试样中的各杂质进行准确定值。

　　1 实验部分

　　1.1 主要仪器与试剂

　　气相色谱仪：3420GC型，配有BF–2002色谱工作站，北京瑞利分析仪器公司;碳十四酸甲酯纯度标准物质(TAE)：纯度为(99.5±0.5)%(k=2);碳十二酸甲酯纯度标准物质(DAE)：纯度为(98.5±0.5)%(k=2);碳二十酸甲酯纯度标准物质(EAE)：纯度为(99.9±0.5)%(k=2);DBS自制纯度标准物质;苯二甲酸二壬酯(DNP)：气相色谱用固定液;乙酸乙酯、苯二甲酸二甲酯(DMP)、苯二甲酸二乙酯(DEP)、苯二甲酸二丁酯(DBP)、苯二甲酸二辛酯(DOP)：分析纯。

　　1.2 仪器工作条件

　　色谱柱：AgilentDB–1型(30m×0.53mm，1.00μm);柱温：起始为200℃，以5℃/min升温至280℃恒温;汽化温度和FID温度均为290℃;进样量：1μL。参考溶液的配制：准确称取十四酸甲酯纯度标准物质13.04mg于50mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容。

　　试样溶液的配制：准确称取自制DBS标准物质约6000.00mg于50mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容。同法平行配制8份试样溶液。

　　1.3 计算公式

　　检测参考溶液，根据式(1)求出参考物质的质量响应值Ss，根据式(2)计算待测杂质的质量响应值Si。检测试样溶液，根据式(3)计算待测杂质的含量。

　　1.4 检测结果

　　用GC–FID法对DBS中的7种有机杂质定量，共检测8个平行样，按含量从高到低排列，测定数据见表1，DBS试样溶液色谱图见图2。

　　2 定值结果的不确定度评定

　　DBS中7种有机杂质检测结果的不确定度评定过程相同，现以含量*高的杂质十二碳二酸二丁酯为例进行评定，数学模型为式(3)。

　　2.1 不确定度分量及其计算

　　2.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u(rep)测量重复性主要包括质量称量、试样定容、色谱进样体积、色谱峰积分面积的重复性，通过8次重复实验，得到十二碳二酸二丁酯测定结果的相对标准偏差为1.8%，此数值可直接作为相对标准不确定度[9]，因此测量重复性引入的相对标准不确定度为urel(rep)=0.018。

　　2.1.2 样品称量引入的标准不确定度u(m)天平称量引入的不确定度主要来源于重复性、称量误差。在2.1.1中评定测量重复性时已包含质量称量的重复性。本实验采用感量为0.02mg的天平，按矩形分布考虑，包含因子k=3，则由天平称量引起的标准不确定度为0.02/k=0.012mg。分别用增量法称量参考物质和试样，各为两次独立的称量，则标准不确定度u(m)=20.0120.017(mg)#2=。称量相对标准不确定度分别为u(m)/6000.00=0.000003和u(m)/13.04=0.0013，两个不确定度分量互不相关，故

　　2.1.3 Si计算值与真实值的偏差引入的标准不确定度u(Si)根据参考物质的Ss按有效碳数理论推算待测物的质量响应值Si，故需评定Si计算值与真实值之间的偏差引入的不确定度。通过查阅资料和实际检测两种方式获取数据进行评定。苯甲酸甲酯、苯二甲酸二甲酯在FID上Si计算值与真实值之间相对偏差的**值分别为6.25%，6.38%[10]。挑选与待测杂质结构、相对分子质量相近的8种有机酯，以十四酸甲酯为参考物质，按有效碳数法计算出8种有机酯的质量响应值[10]，以实测值为真值计算相对偏差的**值，数据见表2。从表2数据可知，Si计算值与真值之间相对偏差的**值为0.12%～5.21%。综合考虑，Si计算值与真实值的偏差引入的相对标准不确定度urel(Si)=10.0%=0.100。

　　2.1.4 用50mL容量瓶定容试样溶液引入的标准确定度u(V1)容量瓶定容引起的不确定度主要来源于重复性和容量误差。定容时实验室温度为(20±2)℃。由于温度影响和读数操作随机效应导致的不确定度已在2.1.1测量重复性中评定。本实验使用容量误差为±0.05mL的50mL容量瓶定容，按矩形分布考虑，包含因子k=3，则容量瓶引入的标准不确定度为0.05/k=0.029mL。参考溶液和试样溶液分别用两只容量瓶定容，故定容引入的标准不确定度u(V1)20.0290.041(mL)=#2=，引入的相对标准不确定度。

　　2.1.5 微量注射器进样1μL引入的标准不确定度u(V2)微量注射器进样引入的不确定度主要来源于重复性和容量误差。按照2.1.4评定，u(V2)=0.02/k=0.012μL，urel(V2)=0.012/1=0.012。2.1.6色谱峰面积积分引入的标准不确定度u(A)色谱峰面积积分引入的不确定度主要来自两个方面：重复性、积分误差。随机效应导致的不确定度已在2.1.1测量重复性中评定。碳十四酸甲酯色谱峰面积约为2×104，十二碳二酸二丁酯色谱峰面积约为1×104，色谱工作站记录峰面积*低为107的色谱峰能被清晰分辨，因此进样色谱峰面积积分引入的相对标准不确定度分别为107/(2×104)=0.0054和107/(1×104)=0.0107，两个不确定度分量互不相关，故

　　2.1.6 参考物质纯度引入的标准不确定度u(ρ)定值采用的参考物质是碳十四酸甲酯，纯度为(99.5±0.5)%(k=2)，因此u(ρ)=0.5%/k=0.0025，所以引入的相对标准不确定度：urel(ρ)=0.0025/99.5%=0.0025。

　　2.2 合成不确定度

　　以上各不确定度分量互不相关。可以看出不确定度分量中参考物质纯度、称量、定容对合成标准不确定度影响较小，根据JJF1059–1999[11]规定，该不确定度分量可以忽略，所以合成相对标准不确定度：

　　=0.103。测得十二碳二酸二丁酯含量w为0.110%，则合成标准不确定度为：u(w)=urel(w)×w=0.012%。

　　2.3 扩展不确定度

　　取包含因子k=2，则扩展不确定度U(w)=ku(w)=0.024%，因此DBS中十二碳二酸二丁酯含量ω的测定结果为0.110%，U=0.024%(k=2)。本法测得DBS中7种有机杂质总量为0.29%，U=0.07%(k=2)。