環(huán)氧乙烷殘留量氣相色譜法分析.ppt

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技術(shù)中心實驗室2018 06 環(huán)氧乙烷殘留量分析方法 環(huán)氧乙烷 氣相色譜的基本概念 氣相色譜的結(jié)構(gòu) EO的測試 氣相色譜的維護(hù) 其他測試 理化性質(zhì) 最簡單的環(huán)醚無色氣體沸點 10 4 易爆 易揮發(fā) 有醚味 1 1環(huán)氧乙烷的綜述 環(huán)氧乙烷對人體的危害 1 急 慢性毒性 2 三致作用及生殖毒性 3 急性中毒與局部刺激 4 神經(jīng)系統(tǒng)損害與慢性毒性 5 致癌作用 6 生殖毒性 滅菌 EO具有頑強(qiáng)的擴(kuò)散和穿透能力 對細(xì)菌芽孢 真菌和病毒等各種微生物均有滅殺作用 屬于廣譜滅菌劑 機(jī)理 烷基化反應(yīng) 1 1環(huán)氧乙烷的綜述 殘留物 1 EOEthyleneOxide環(huán)氧乙烷2 ECHethylenechlorohydrin氯乙醇3 EGEthyleneGlycol乙二醇 一種刺激體表 具有急性毒性 并且在中毒劑量通過皮膚快速吸收的易燃性液體 輕微的致突變性 具有產(chǎn)生胎兒毒性的潛能 動物致癌試驗 陰性 ISO10993 7 2008附錄I EG無遺傳毒性 未顯示任何潛在的致癌性 多數(shù)材料中EO轉(zhuǎn)化為EG不明顯 且EG允許限量明顯高于EO ECH 棉花 膠原 參照標(biāo)準(zhǔn) ISO10993 7 2008 醫(yī)療器械環(huán)氧乙烷的接觸量限度 1 2環(huán)氧乙烷限量 1 3環(huán)氧乙烷分析方法 比色分析法 環(huán)氧乙烷在酸性條件下水解生成乙二醇 乙二醇經(jīng)高碘酸氧化生成甲醛 甲醛與品紅 亞硫酸試液反應(yīng)生成產(chǎn)生紫紅色化合物 通過比色分析法可求得環(huán)氧乙烷含量 氣相色譜法 在一定溫度下 用萃取劑萃取樣品中所含環(huán)氧乙烷 EO 用頂空氣相色譜法測定環(huán)氧乙烷含量 1 4環(huán)氧乙烷 浸提方法 浸提方法 模擬使用浸提 極限浸提 定義 用水浸提來模擬產(chǎn)品使用 通過評價患者或使用者在日常使用器械中所接觸到的殘留物水平 a 浸提介質(zhì) 水b 浸提溫度 整個或部分與人體接觸的器械在37 浸提 不直接與人體接觸的器械在 25 2 浸提 c 浸提時間 應(yīng)考慮在推薦或預(yù)期使用最為嚴(yán)格的時間條件下進(jìn)行 但不短于1h d 浸漬表面 器械與藥液或血液接觸的表面 短期接觸長期接觸 定義 隨后的浸提至浸提液中EO或ECH的量小于首次浸提液中10 檢出量的浸提 或浸提到測得的累積殘留量無顯著性增加 持久接觸 包括熱極限浸提法和溶劑極限浸提法 通過分析有代表性的 最壞情況 經(jīng)動力學(xué)研究來掌握一族相似的產(chǎn)品 1 5影響環(huán)氧乙烷殘留量的因素 溫度 裝載密度和排列 氣流 時間 因素 材料組成 滌綸 聚碳酸酯吸附量大 包裝材料 包裝密度 運(yùn)輸容器的密度 濃度 作用時間 溫度 循環(huán)類型 濕度 抽真空度與換氣次數(shù) 產(chǎn)品密度 通風(fēng) 滅菌循環(huán) 包裝 組合包 選擇殘留量最大的作為代表如 導(dǎo)管 紗布 吸液材料 手術(shù)衣袖口 1 5影響環(huán)氧乙烷殘留量的因素 組合包 手術(shù)衣袖口 分配系數(shù)在一定溫度下 組分在兩相間分配達(dá)到平衡時的濃度 g mL 比 用K表示 分配比k 質(zhì)量比 又叫容量因子或容量比 分配系數(shù)與分配比都是與組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù) 隨分離柱溫度 柱壓的改變而變化 分配系數(shù)與分配比都是衡量色譜柱對組分保留能力的參數(shù) 數(shù)值越大 該組分的保留時間越長 2 1色譜的基本概念 分配系數(shù) 2 1色譜的基本概念 分配系數(shù) 分配比與分配系數(shù)的關(guān)系 式中 為相比 流動相體積Vm與固定相體積VS之比 分配比k與保留時間tR的關(guān)系 k的實驗求解 2 2色譜的基本概念 1 基線無試樣通過檢測器時 檢測到的信號即為基線 2 保留值 時間或體積 保留時間 tR 組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時所需的時間 死時間 tM 不與固定相作用的氣體 如空氣 的保留時間調(diào)整保留時間 tR tR tR tM 2 2色譜的基本概念 3 相對保留值r21 組分2與組分1調(diào)整保留值之比 r21 t R2 t R1 V R2 V R1 相對保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān) 與其他色譜操作條件無關(guān) 它表示了固定相對這兩種組分的選擇性 r21 t R2 t R1 K2 K1 k1 k2 2 2色譜的基本概念 色譜峰為高斯正態(tài)分布時 色譜流出曲線為 用來衡量色譜峰區(qū)域?qū)挾鹊膮?shù) 有三種表示方法 1 標(biāo)準(zhǔn)偏差 即0 607倍峰高處色譜峰寬度的一半 2 半峰寬 Y1 2 色譜峰高一半處的寬度Y1 2 2 354 3 峰底寬 Y Y 4 色譜柱效參數(shù) 2 3色譜的基本概念 理論 兩種色譜理論塔板理論 熱力學(xué)因素速率理論 動力學(xué)因素 塔板理論的假設(shè) 1 在每一個塔板上 可以迅速建立分配平衡 2 將流動相看作成脈動 間歇 過程 3 試樣沿色譜柱方向的擴(kuò)散可忽略 4 每次分配的分配系數(shù)相同 2 3色譜的基本概念 塔板理論 色譜柱長 L 塔板高度 H 色譜柱的理論塔板數(shù) n 則三者的關(guān)系為 n L H理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關(guān)系為 組分在tM時間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配 需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度 Y 柱效參數(shù) 單位柱長的塔板數(shù)越多 表明柱效越高 Y 2 3色譜的基本概念 塔板理論 1 提出了計算和評價色譜柱效的參數(shù)和方法 2 柱效不能表示被分離組分的實際分離效果 當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時 無論該色譜柱的塔板數(shù)多大 都無法分離 3 無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實驗結(jié)果 也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑 塔板理論的特點和不足 2020 3 29 2 4色譜的基本概念 速率理論 用速率方程重新定義塔板高度 并提出影響柱效的動力學(xué)因素 渦流擴(kuò)散 分子擴(kuò)散 傳質(zhì)阻力速率方程 也稱范 弟姆特方程式 H A B u C uH 理論塔板高度 u 載氣的線速度 cm s A渦流擴(kuò)散項B u分子擴(kuò)散項Cu傳質(zhì)阻力項 2 4色譜的基本概念 速率理論 渦流擴(kuò)散項 A 2 dpdp 固定相的平均顆粒直徑 固定相的填充不均勻因子 固定相顆粒越小dp 填充的越均勻 A H 柱效n 色譜峰變寬現(xiàn)象減輕 色譜峰較窄 2 4色譜的基本概念 速率理論 分子擴(kuò)散項 B 2 Dg 彎曲因子 Dg 組分在氣相中的擴(kuò)散系數(shù) cm2 s 1 與組分性質(zhì) 流速 滯留時間 流動相性質(zhì) 柱溫等因素有關(guān) 傳質(zhì)阻力項 2 4色譜的基本概念 速率理論 k為容量因子 Dg DL為擴(kuò)散系數(shù) 減小擔(dān)體粒度 選擇小分子量的氣體作載氣 可降低傳質(zhì)阻力 流動相傳質(zhì)阻力Cg固定傳質(zhì)阻力CLC Cg CL 2 5色譜的基本概念 分離度 塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對的實際分離程度 即柱效為多大時 相鄰兩組份能夠被完全分離 難分離物質(zhì)對的分離度大小受色譜過程中兩種因素的綜合影響 保留值之差 色譜過程的熱力學(xué)因素 區(qū)域?qū)挾?色譜過程的動力學(xué)因素 色譜分離中的四種情況如圖所示 柱效高 K 分配系數(shù) 較大 完全分離 K不是很大 峰較窄 柱效高 基本分離 峰寬 柱效較低 K較大 但分離的不好 K小 柱效低 分離效果更差 2 5色譜的基本概念 分離度 分離度的表達(dá)式 R 0 8 兩峰的分離程度可達(dá)89 R 1 分離程度98 R 1 5 達(dá)99 7 相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn) 2 5色譜的基本概念 分離度 影響分離度的因素 理論塔板數(shù)n增加柱效 可提高分離度r21 或 選擇因子 增大r21是提高分離度的最有效方法 容量因子 分配比 2 5色譜的基本概念 分離度 k影響峰位 n影響峰寬窄 影響兩峰間距 2 6色譜的基本概念 分離條件的優(yōu)化 載氣及其流速 H A B u C u 最佳流速uopt B C 1 2 柱溫柱溫 分離度 分析時間 綜合考慮復(fù)雜 沸程寬的試樣 采用程序升溫 柱長和柱內(nèi)徑滿足分離目的的前提下 盡可能選用較短的柱 載體粒度影響柱效 進(jìn)樣方式和進(jìn)樣量 2 7色譜的基本概念 用回收率表示 至少3個濃度點9個結(jié)果 術(shù)語 檢出限 一般認(rèn)為 色譜圖上平直基線部分的噪聲峰高RN 3倍RN對應(yīng)的量就是檢出限 基線漂移在最初基線的5 以內(nèi) 至少5個濃度點 最小相關(guān)性宜為0 95 ISO10993 2008 要求0 99以上 準(zhǔn)確度 相關(guān)性 基線 3 1氣相色譜 結(jié)構(gòu) 氣相色譜法系采用氣體為流動相 載氣 流經(jīng)裝有填充劑的色譜柱進(jìn)行分離測定的色譜方法 物質(zhì)或其衍生物氣化后 被載氣帶入色譜柱進(jìn)行分離 各組分先后進(jìn)入檢測器 用記錄儀 積分儀或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄色譜信號 采用溶液直接進(jìn)樣時 進(jìn)樣口溫度應(yīng)高于柱溫30 50 柱溫箱穩(wěn)定性要求 1 波動0 1 h 火焰離子化檢測器 FID 痕量有機(jī)物熱導(dǎo)檢測器 TCD 水 氣體混合物的分析電子捕獲檢測器 ECD 含鹵素的化合物NPD FPD MS 檢測器溫度一般應(yīng)高于柱溫 并不低于150 以免水汽凝結(jié) 通常為250 350 色譜柱 填充柱或毛細(xì)管柱 230 老化5h 載氣系統(tǒng)包括氣源 氣體凈化 氣體流速控和測量5個9 隔墊襯管 3 2氣相色譜 操作 毛細(xì)管進(jìn)樣系統(tǒng) InertCap6240 32mmx30mx3 00 m 上海舜宇GC1120 4 1氣相色譜法 定量法 定量法 歸一法適用于試樣中各組分都能流出色譜柱 并在色譜圖上顯示色譜峰 全部出峰 外標(biāo)法精密量取對照品 配制成溶液 注入儀器 記錄色譜圖對照品溶液和供試品溶液中待測成分的峰面積 或峰高 按下式計算含量 Cx CR Ax AR 自動進(jìn)樣 內(nèi)標(biāo)法精密取對照品和內(nèi)標(biāo)物質(zhì) 分別配制成溶液 精密取各溶液配成校正因子測定的對照溶液 測量對照品和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰面積或者峰高 按下式計算校正因子 f As CR AR Cs再取各項中含有內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的供試品溶液 測量峰面積 按下式計算含量 Cx f Ax C s A s 例子 EO ECH 例子 乙醇 正丙醇 甲醇 正丁醇 EO 氧化丙烯 內(nèi)標(biāo)物4個注意點 相近相似 試樣中不存在內(nèi)標(biāo)物 且完全分離 純物質(zhì)或已知含量 互溶 不可逆 不能全部出峰 標(biāo)準(zhǔn)貯備液 測試樣品 繪標(biāo)準(zhǔn)曲線 參考標(biāo)準(zhǔn) ISO10993 7 2008 GB T14233 1 2008 4 2EO的測試 計算結(jié)果 4 3標(biāo)準(zhǔn)曲線 EO 1 標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制取外部干燥的50mL容量瓶 加入30mL水 稱重 記a 用冷卻的注射器加入0 2mL環(huán)氧乙烷 輕輕搖晃后 蓋好瓶蓋 稱重 記b 前后質(zhì)量差即為溶液中所含環(huán)氧乙烷的質(zhì)量 加水至刻度線 配成儲備液 該濃度為C1 b a CEO 103 50mg mL 2 稀釋10倍為C2后配置成標(biāo)樣點3 加熱每個標(biāo)樣取5mL液體 于60 下加入40min4 測試并繪標(biāo)準(zhǔn)曲線 5 舉例a 61 6839gb 61 8183gC1 61 8183 61 6839 x99 5 x103 50 2 67456mg mL 2674 56 g mL稀釋10倍 C2 267 456 g mL取8個100mL容量瓶 配置標(biāo)樣點 4 4標(biāo)準(zhǔn)曲線 EO 4 4測試樣品 1 制樣將樣品透析包裝打開 選取易于拆卸 剪取及不易環(huán)氧乙烷解析部位 將樣品剪成5mm碎塊 取1 00g 置于20mL頂空瓶 加水5 0mL 密封 注意 a 做好準(zhǔn)備工作b 組合包中每款產(chǎn)品都檢 以 結(jié)果最壞的 作為組合包的測試結(jié)果c 稀釋合適的倍數(shù)2 加熱樣品于60 下浸提40min 極限浸提法 3 測試4 記錄導(dǎo)入校準(zhǔn)表 查看結(jié)果 熱極限浸提法 絕對含量WEO 5cm1 m 10 3 mg m1 單位產(chǎn)品質(zhì)量 m 稱樣量相對含量CEO 5c m g g 4 4測試樣品 4 4樣品的處理 1 樣品的保存 注 驗證時 空白樣品 4 4樣品的處理 2 頂空瓶的處理測試完的頂空瓶 剪開瓶蓋 倒出樣品 在自來水下沖洗后 放在盆中 加入肥皂水 于通風(fēng)櫥下浸泡1 2天 撈出清洗干凈 在120 下干燥2 3h 注 驗證時 空白樣品 五 氣相色譜 維護(hù) a 新的柱子主要目的 去除鍵和不夠穩(wěn)定的固定相 讓新柱子性能更穩(wěn)定 b 多次測試的柱子或測了殘留大樣品的柱子主要目的 去殘留 T老化 T方法Max T耐受Max 2 老化的第一個重點 老化的最高溫度 極性強(qiáng) 膜厚大的柱子通常耐受溫度比較低 老化前 需仔細(xì)查閱色譜柱包裝盒或說明書 5 1氣相色譜 維護(hù) 色譜柱的老化 5 1氣相色譜 維護(hù) 色譜柱的老化 老化失敗最常見的原因a 氧氣的存在高溫下氧氣是破壞化學(xué)鍵的好手 而色譜柱里的固定相一旦破壞 彼此間的鍵鍵鏈會破壞 固定相不能再 穩(wěn)定 固定在色譜柱中 造成大量柱流失 柱效大幅下降 處理 1 把色譜柱末端伸入溶劑中 觀察是否有連續(xù)的泡沫 查漏 2 升溫前 先通15min氮氣3 確保其它接頭 正確安裝 c 已使用過的柱子先分析樣品成分 若是在老化溫度下也不能被完全氣化的成分 如蛋白質(zhì) 膠狀物 在老化前 應(yīng)先進(jìn)行色譜柱的維護(hù)換襯管 色譜柱柱頭切割 b 新柱子老化 最好不接檢測器FID檢測器 可不連檢測器 不點火 不開空氣和氫氣 5 2氣相色譜 維護(hù) 3 4 1氣體FID 氫氣為燃?xì)?空氣為助燃?xì)饧兌忍畛渲?99 99 氮氣作為載體毛細(xì)管分析 99 999 氮氣作為載氣氫氣 安全原因氦氣 靈敏度高 基線噪聲非常小 成本過高定期檢查去除來自空氣壓縮機(jī)的空氣水分的硅膠和除去有機(jī)物的分子篩等極性強(qiáng)的毛細(xì)管柱耐氧化性差 容易因氧化等而變化 因此 盡量裝配氧氣捕集器除氧 氧氣捕集器須定期用氫還原進(jìn)行再生 來自空氣壓縮機(jī)的空氣不是經(jīng)常流量一定 流量變動會影響基線 因此 在流路途中增加硅膠管和用于控制流量的波紋管閥 使流量穩(wěn)定 3 4 2柱柱的使用溫度盡量比柱的耐熱溫度低除去載氣中的氧 特別是使用極性柱時 使用高純度氣體 氣瓶更換時不要混入空氣氧氣捕集器裝在GC前不要使難揮發(fā)的成分進(jìn)入柱內(nèi)充分做好試樣的預(yù)處理使用柱襯管和石英棉安短的一次性使用的前置柱 3 4 3FID檢測器柱子老化時 不要把柱子與檢測器連接 以免檢測器被污染 上海舜宇GC1120的色譜柱最高溫度為230 各操作溫度未平衡之前將氫氣及空氣源關(guān)閉 以防止檢測器內(nèi)積水 點火時 不要使按鈕按下時的時間過長 以免損壞點火圈 儀器開機(jī)后 應(yīng)先通過載氣再升溫 待FID檢測器溫度超過100 時方能點火 6 1其他 酒精的測試 1 比重法適用于僅含乙醇和水的溶液原理 酒精比重計放入樣品溶液中 比重計下按放手 當(dāng)其上浮靜止且溶液無氣泡時 讀取液面處刻度 即為乙醇含量 3 比色法 紫外 可見分光光度法參考標(biāo)準(zhǔn) 中國藥典2015版 第三部 P4623201乙醇?xì)埩袅繙y定法原理 乙醇在飽和碳酸鈉溶液中加熱逸出 被重鉻酸鉀 硫酸溶液吸收后呈黃綠色至綠色 用比色法測定血液制品中乙醇?xì)埩袅?波長650nm 4 氣相色譜法 毛細(xì)管柱法加校正因子內(nèi)標(biāo)法 參考標(biāo)準(zhǔn) 中國藥典2010版附錄 M GB26373 2010乙醇消毒劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)附錄A柱溫 程序升溫 50 保持7分鐘 然后以每分鐘10 的速率升溫至110 進(jìn)樣口溫度 190 檢測器 FID 溫度220 分流進(jìn)樣 載氣 N2 內(nèi)標(biāo)物質(zhì) 正丙醇理論板數(shù)按正丙醇峰計算應(yīng)不低于8000 乙醇和正丙醇兩峰的分離度應(yīng)大于2 0 2 蒸餾法 6 2其他 甲醇的測試 1 變色酸比色法原理 甲醇在磷酸溶液中 被高錳酸鉀氧化成甲醛 用偏重亞硫酸鈉除去過量的高錳酸鉀 甲醛與變色酸在濃硫酸存在下 先縮合 隨之氧化 生成對醌結(jié)構(gòu)的藍(lán)紫色化合物 與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量 分光光度計波長570nm2 品紅 亞硫酸比色法波長595nm 3 氣相色譜法 毛細(xì)管柱法加校正因子內(nèi)標(biāo)法 PEG交聯(lián)石英毛細(xì)管柱柱溫 程序升溫 70 保持3分鐘 然后以每分鐘5 的速率升溫至100 進(jìn)樣口溫度 200 檢測器 FID 溫度200 分流比20 1 100 1 N2 0 5mL min 氫氣30mL min 空氣300mL min 內(nèi)標(biāo)物質(zhì) 正丁醇 GB T394 2 2008酒精通用分析方法 謝謝大家