环氧乙烷残留量气相色谱法分析

1、整理课件1环氧乙烷残留量分析方法环氧乙烷残留量分析方法整理课件22环氧乙烷环氧乙烷1345气相色谱的基本概念气相色谱的基本概念气相色谱的结构气相色谱的结构EO的测试的测试气相色谱的维护气相色谱的维护6其他测试其他测试整理课件3理化性质：理化性质： 最简单的环醚最简单的环醚 无色气体无色气体 沸点：沸点：10.4 易爆，易挥发，有醚味。易爆，易挥发，有醚味。 1.1 环氧乙烷的综述环氧乙烷对人体的危害环氧乙烷对人体的危害（1）急、慢性毒性）急、慢性毒性（2）三致作用及生殖毒性）三致作用及生殖毒性（3）急性中毒与局部刺激）急性中毒与局部刺激（4）神经系统损害与慢性毒性）神经系统损害与慢性毒性（5）

2、致癌作用）致癌作用（6）生殖毒性）生殖毒性灭菌：灭菌：EO具有顽强的扩散和穿透能力，对具有顽强的扩散和穿透能力，对细菌芽孢、真菌和病毒等各种微生物均细菌芽孢、真菌和病毒等各种微生物均有灭杀作用，属于广谱灭菌剂。有灭杀作用，属于广谱灭菌剂。机理：烷基化反应整理课件41.1 环氧乙烷的综述残留物： 1. EO Ethylene Oxide 环氧乙烷 2.ECH ethylene chlorohydrin 氯乙醇3.EG Ethylene Glycol 乙二醇 一种刺激体表、具有急性毒性，并且在中毒剂量通过皮肤快速吸收的易燃性液体。 轻微的致突变性，具有产生胎儿毒性的潜能。 动物致癌试验：阴性ISO

3、10993-7:2008 附录附录I EG无遗传毒性，未显示任何潜在的致癌性 多数材料中EO转化为EG不明显 ，且EG允许限量明显高于EO、ECH 棉花、胶原整理课件5 参照标准：参照标准：ISO10993-7:2008器械分类器械分类EOECH短期接触（24h）4mg9mg长期接触（24h，30d）60mg/30d60mg/30d持久接触类（30d）一生2.5g一生10g表面接触器械和植入器械的可耐受接触限量（TCL）10g/cm2或极轻微刺激5g/cm2或极轻微刺激人工晶状体0.5g/d 4xEO 建议限量血细胞分离器（单采）10mg22mg血液氧合器60mg45mg心肺旁路装置20mg9

4、mg血液透析器4.6mg4.6mg接触完好皮肤的手术单10g/cm2或极轻微刺激5mg/cm2或极轻微刺激 医疗器械环氧乙烷的接触量限度医疗器械环氧乙烷的接触量限度1.2 环氧乙烷限量整理课件61.3 环氧乙烷分析方法比色分析法 环氧乙烷在酸性条件下水解生成乙二醇，乙二醇经高碘酸氧化生成甲醛，环氧乙烷在酸性条件下水解生成乙二醇，乙二醇经高碘酸氧化生成甲醛，甲醛与品红亚硫酸试液反应生成产生紫红色化合物，通过比色分析法可求甲醛与品红亚硫酸试液反应生成产生紫红色化合物，通过比色分析法可求得环氧乙烷含量。得环氧乙烷含量。气相色谱法在一定温度下，用萃取剂萃取样品中所含环氧乙烷（在一定温度下，用萃取剂萃取

5、样品中所含环氧乙烷（EO），用顶空），用顶空气相色谱法测定环氧乙烷含量。气相色谱法测定环氧乙烷含量。整理课件7 1.4 环氧乙烷-浸提方法浸提方法模拟使用浸提模拟使用浸提极限浸提极限浸提定义：用水浸提来模拟产品使用，通过评价患者或使用者在日常使用器械中所接触到的残留物水平。a)浸提介质：水 b)浸提温度： 整个或部分与人体接触的器械在37浸提，不直接与人体接触的器械在（ 252 ） 浸提； c)浸提时间：应考虑在推荐或预期使用最为严格的时间条件下进行，但不短于1h； d)浸渍表面：器械与药液或血液接触的表面。短期接触 长期接触定义：随后的浸提至浸提液中EO或ECH的量小于首次浸提液中10%检出

6、量的浸提，或浸提到测得的累积残留量无显著性增加。持久接触包括热极限浸提法和溶剂极限浸提法整理课件8通过分析有代表性的通过分析有代表性的“最坏情况最坏情况”，经动力学研究来掌握一族相似的产品。，经动力学研究来掌握一族相似的产品。1.5 影响环氧乙烷残留量的因素温度、装载密度和排列、气流、时间温度、装载密度和排列、气流、时间涤纶、聚碳酸酯吸附量大涤纶、聚碳酸酯吸附量大包装材料、包装密度、运输包装材料、包装密度、运输容器的密度容器的密度浓度、作用时间、温度、循环类型、浓度、作用时间、温度、循环类型、湿湿度度、抽真空度与换气次数、产品密度、抽真空度与换气次数、产品密度。组合包：组合包：选择残留量最大的

7、作为选择残留量最大的作为代表代表如：如：导管、纱布、吸液导管、纱布、吸液材料、手术衣袖口材料、手术衣袖口整理课件91.5 影响环氧乙烷残留量的因素组合包：组合包：手术衣袖口手术衣袖口整理课件10分配系数分配系数 在一定温度下，组分在两相间在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的分配达到平衡时的浓度（浓度（g / mL）比比，用，用K 表示表示Ms ccK 组分在流动相中的浓度组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度组分在固定相中的浓度分配比分配比 k：质量比，质量比，又叫又叫容量因子或容量比容量因子或容量比Ms mmk 组分在流动相中的质量组分在流动相中的质量组分在固定相中的质量组分在固定相

8、中的质量分配系数与分配比都是与组分及固定相的分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变，随分离柱温度、柱压的改变而变化。而变化。分配系数与分配比都是分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长，数值越大，该组分的保留时间越长。2.1 色谱的基本概念-分配系数整理课件112.1色谱的基本概念-分配系数分配比与分配系数的关系分配比与分配系数的关系 MRMMRtttttk 式中式中为相比，为相比，流动相体积流动相体积Vm 与与固定相体积固定相体积VS之比之比 KVVccVV

9、MVVMMMkmSmsmmSSSSmS 分配比分配比k 与保留时间与保留时间tR的关系的关系 k的实验求解的实验求解整理课件122.2 色谱的基本概念1.1.基线基线 无试样通过检测器时，检测到无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。的信号即为基线。2.2.保留值：保留值：时间或体积时间或体积 保留时间（保留时间（tR）：）：组分从进样组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需到柱后出现浓度极大值时所需的时间；的时间；死时间（死时间（tM）：）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间调整保留时间（调整保留时间（tR ）：）：tR= tRtM 整理课件132

10、.2 色谱的基本概念3. 3. 相对保留值相对保留值r21组分组分2与组分与组分1调整保留值之比：调整保留值之比： r21 = t R2 / t R1= V R2 / V R1相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的关，它表示了固定相对这两种组分的选择性选择性。 r21 = t R2 /t R1= K2 / K1k1 / k2整理课件142.2 色谱的基本概念色谱峰为高斯色谱峰为高斯正态分布时，色谱流出曲线为正态分布时，色谱流出曲线为：222)(02ttRecc 用来衡量色谱峰区域宽度的参数

11、，有用来衡量色谱峰区域宽度的参数，有三种表示方法三种表示方法：（1）标准偏差标准偏差( )：即即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一半处的宽度色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 =2.354 （3）峰底宽峰底宽(Y )： Y=4 整理课件152.3 色谱的基本概念-理论两种色谱理论两种色谱理论u 塔板理论塔板理论热力学因素热力学因素u 速率理论速率理论动力学因素动力学因素 塔板理论的假设：塔板理论的假设： (1) 在每一个塔板上，可以迅速建立分在每一个塔板上，可以迅速建立分配平衡配平衡 (2) (2) 将流动相看作成脉动（间歇）过

12、程将流动相看作成脉动（间歇）过程； (3) (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略试样沿色谱柱方向的扩散可忽略 (4) (4) 每次分配的分配系数相同。每次分配的分配系数相同。整理课件162.3 色谱的基本概念-塔板理论 色谱柱长：色谱柱长：L， 塔板高度：塔板高度：H， 色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n， 则三者的关系为：则三者的关系为： n = L / H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为理论塔板数与色谱参数之间的关系为：组分在组分在tM时间内不参与柱内分配，需引入时间内不参与柱内分配，需引入有效塔板数有效塔板数和和有效塔板高度有效塔板高度：有效有效有效有效有效有效nLHWtYtn

13、bRR 222/1)(16)(54. 5Y 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高高222116545)()(./bRRWtYtnY整理课件172.3 色谱的基本概念-塔板理论 (1) 提出了计算和评价色谱柱效的参数和方法提出了计算和评价色谱柱效的参数和方法 ( (2)2)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。 ( (3 3) ) 无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果无法解释同一

14、色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。塔板理论的特点和不足塔板理论的特点和不足整理课件182.4 色谱的基本概念-速率理论速率理论用用速率方程速率方程重新定义塔板高度，并提出影响柱效的动力学因素：重新定义塔板高度，并提出影响柱效的动力学因素：涡流扩涡流扩散、分子扩散、传质阻力散、分子扩散、传质阻力速率方程（也称范速率方程（也称范. .弟姆特方程式）弟姆特方程式） H = A + B/u + Cu H：理论塔板高度，：理论塔板高度， u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)A 涡流扩散项涡流扩散项B/u

15、 分子扩散项分子扩散项Cu 传质阻力项传质阻力项整理课件192.4 色谱的基本概念-速率理论速率理论涡流扩散项涡流扩散项 A = 2dp dp：固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径：固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子固定相颗粒越小固定相颗粒越小dp，填充填充的越的越均匀均匀，A，H，柱效柱效n，色谱，色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。整理课件202.4 色谱的基本概念-速率理论速率理论分子扩散项分子扩散项 B = 2Dg ：弯曲因子，弯曲因子， Dg：组分在气相中的扩散系数（：组分在气相中的扩散系数（cm2s-1） 与与组分性质组分性质、流速流速、滞留时

16、间、流、滞留时间、流动相性质、动相性质、柱温柱温等因素有关等因素有关 整理课件21传质阻力项传质阻力项2.4 色谱的基本概念-速率理论速率理论 k为容量因子；为容量因子； Dg 、DL为扩散系数。为扩散系数。 减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。流动相传质阻力流动相传质阻力Cg固定传质阻力固定传质阻力CL C =（Cg + CL）gfgDdkkC22)1 (01. 0LfLDdkkC22)1 (32整理课件222.5 色谱的基本概念-分离度 塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相塔板

17、理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。邻两组份能够被完全分离。 难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差保留值之差色谱色谱过程的热力学因素；过程的热力学因素； 区域宽度区域宽度色谱过程的动力学因素。色谱过程的动力学因素。色谱分离中的四种情况如图所示：色谱分离中的四种情况如图所示： 柱效高，柱效高， K(分配系数分配系数)较大较大, 完全分离；完全分离； K不是很大，峰较窄，柱效高，基本分离不是很大，峰较窄，柱效高，基本分离 峰宽，柱效较低，峰宽，柱效较低，K

18、较大较大,但分离的不好；但分离的不好； K小，小，柱效低，分离效果更差。柱效低，分离效果更差。整理课件232.5 色谱的基本概念-分离度分离度的表达式分离度的表达式：R=0.8：两峰的分离程度可达：两峰的分离程度可达89%；R=1：分离程度：分离程度98%；R=1.5：达：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。（相邻两峰完全分离的标准）。)(.)()()(/)(/)()()()()()(121221121212699122YYttWWttRRRbbRR整理课件242.5 色谱的基本概念-分离度影响分离度的因素：影响分离度的因素：22114kknRaan 理论塔板数理论塔板数n 增加柱效增加柱

19、效 ，可提高分离度，可提高分离度n r21 （或（或选择因子）选择因子） 增大增大r21是提高分离度的最有效方法，是提高分离度的最有效方法，n 容量因子，分配比容量因子，分配比整理课件252.5 色谱的基本概念-分离度整理课件262.6 色谱的基本概念-分离条件的优化载气及其流速载气及其流速H = A + B/u + Cu， 最佳流速最佳流速uopt (B/C)1/2柱温柱温 柱温柱温，分离度，分离度，分析时间，分析时间，综合考虑，综合考虑 复杂，沸程宽的试样，采用程序升温复杂，沸程宽的试样，采用程序升温柱长和柱内径柱长和柱内径 满足分离目的的前提下，尽可能选用较满足分离目的的前提下，尽可能选

20、用较短的柱短的柱 载体载体 粒度影响柱效粒度影响柱效进样方式和进样量进样方式和进样量 整理课件272.7 色谱的基本概念用回收率表示，至少3个浓度点9个结果。一般认为：色谱图上平直基线部分的噪声峰高RN，3倍RN对应的量就是检出限。基线漂移在最初基线的5%以内至少5个浓度点，最小相关性宜为0.95（ISO10993-2008）要求0.99以上。整理课件283.1 气相色谱-结构n 气相色谱法系采用气体为流动相（载气）流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。物质或其衍生物气气相色谱法系采用气体为流动相（载气）流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。物质或其衍生物气化后，被载气带入色谱

21、柱进行分离，各组分先后进入检测器，用记录仪、积分仪或数据处理系统记录色谱信号。化后，被载气带入色谱柱进行分离，各组分先后进入检测器，用记录仪、积分仪或数据处理系统记录色谱信号。 采用溶液直接进样时，进样口温度应高于柱温30 50柱温箱稳定性要求:1，波动0.1/h火焰离子化检测器（FID）：痕量有机物痕量有机物热导检测器（TCD） ：水、气体混合物的分析 电子捕获检测器（ECD）：含卤素的化合物 NPD、FPD、MS检测器温度一般应高于柱温，并不低于150，以免水汽凝结，通常为250350。色谱柱:填充柱或毛细管柱。（230老化5h）载气系统包括气源、气体净化、气体流速控和测量 5 5个个9

22、9隔垫 衬管整理课件293.2 气相色谱-操作毛细管进样系统：InertCap624 0.32mmx30mx3.00m上海舜宇GC1120整理课件304.1 气相色谱法-定量法 归一法归一法适用于试样中各组分都能流出色谱柱，并在色谱图上显示色谱峰。全部出峰全部出峰外标法外标法精密量取对照品，配制成溶液，注入仪器，记录色谱图对照品溶液和供试品溶液中待测成分的峰面积（或峰高），按下式计算含量：Cx=CRAx/AR自动进样自动进样内标法内标法精密取对照品和内标物质，分别配制成溶液，精密取各溶液配成校正因子测定的对照溶液，测量对照品和内标物质的峰面积或者峰高，按下式计算校正因子：（f）=AsCR/AR

23、Cs再取各项中含有内标物质的供试品溶液，测量峰面积。按下式计算含量： Cx=fAxCs/As例子：EO、ECH例子： 乙醇（正丙醇） 甲醇（正丁醇）EO（氧化丙烯）内标物内标物4个注意点：个注意点： 相近相似；试样中不存在内相近相似；试样中不存在内标物，且完全分离；纯物质或已知含量；互溶标物，且完全分离；纯物质或已知含量；互溶，不可逆，不可逆不能全部出不能全部出峰峰整理课件31标准贮备液标准贮备液测试样品测试样品绘标准曲线绘标准曲线参考标准：参考标准：ISO 10993-7-2008、GB/T 14233.1-2008 4.2 EO的测试计算结果计算结果整理课件324.3 标准曲线-EO1 1

24、、标准储备液的配制、标准储备液的配制取外部干燥的50mL容量瓶，加入30mL水，称重，记a；用冷却的注射器加入0.2mL环氧乙烷，轻轻摇晃后，盖好瓶盖，称重，记b。前后质量差即为溶液中所含环氧乙烷的质量，加水至刻度线，配成储备液，该浓度为C1=（b-a）*CEO*103/50 mg/mL。2 2、稀释、稀释1010倍为倍为C C2 2后配置成标样点后配置成标样点3 3、加热、加热每个标样取5mL液体，于60下加入40min4 4、测试并、测试并绘标准曲线绘标准曲线5 5、举例、举例a=61.6839 gb=61.8183 gC1=(61.8183-61.6839) x99.5%x103/50

25、=2.67456 mg/mL =2674.56 g/mL稀释10倍，C2=267.456 g/mL取8个100mL容量瓶，配置标样点：整理课件334.4标准曲线-EO整理课件344.4 测试样品1、制样将样品透析包装打开，选取易于拆卸、剪取及不易环氧乙烷解析部位，将样品剪成 5mm 碎块，取 1.00g ，置于20mL 顶空瓶，加水5.0mL，密封。注意：a、做好准备工作b、组合包中每款产品都检，以“结果最坏的”作为组合包的测试结果c、稀释合适的倍数2、加热 样品于60下浸提40min（极限浸提法）3、测试4、记录导入校准表，查看结果热极限浸提法热极限浸提法整理课件35绝对含量绝对含量 WEO

26、=5cm1/m 10-3 （mg） m1 -单位产品质量；m 称样量 相对含量相对含量 CEO=5c/m（g/g） 4.4 测试样品整理课件364.4 样品的处理1 1、样品的保存、样品的保存注：验证时，“空白样品”整理课件374.4 样品的处理2 2、顶空瓶的处理、顶空瓶的处理 测试完的顶空瓶，剪开瓶盖，倒出样品，在自来水下冲洗后，放在盆中，加入肥皂水，于通风橱下浸泡1-2天；捞出清洗干净，在120下干燥2-3h。注：验证时，“空白样品”整理课件38五、气相色谱-维护a a、新的柱子、新的柱子主要目的：去除键和不够稳定的固定相，让新柱主要目的：去除键和不够稳定的固定相，让新柱子性能更稳定。子

27、性能更稳定。b b、多次测试的柱子或测了残留大样品、多次测试的柱子或测了残留大样品的柱子的柱子主要目的：去残留主要目的：去残留T老化老化=（T方法方法Max+T耐受耐受Max）/2老化的第一个重点：老化的第一个重点：老化的最高温度老化的最高温度极性强、膜厚大的柱子通常耐受温度比较低，老极性强、膜厚大的柱子通常耐受温度比较低，老化前，需仔细查阅色谱柱包装盒或说明书。化前，需仔细查阅色谱柱包装盒或说明书。5.1 气相色谱-维护-色谱柱的老化色谱柱的老化整理课件395.1 气相色谱-维护-色谱柱的老化色谱柱的老化老化失败最常见的原因老化失败最常见的原因a a、氧气的存在、氧气的存在高温下氧气是破坏化

28、学键的好手，而色谱柱里的固定相一旦高温下氧气是破坏化学键的好手，而色谱柱里的固定相一旦破坏，彼此间的键键链会破坏，固定相不能再破坏，彼此间的键键链会破坏，固定相不能再“稳定稳定”固定固定在色谱柱中，造成大量柱流失，柱效大幅下降。在色谱柱中，造成大量柱流失，柱效大幅下降。处理：处理：1、把色谱柱末端伸入溶剂中，观察是否有连、把色谱柱末端伸入溶剂中，观察是否有连续的泡沫（查漏）续的泡沫（查漏）2、升温前，先通、升温前，先通15min氮气氮气3、确保其它接头，正确安装、确保其它接头，正确安装c c、已使用过的柱子、已使用过的柱子先分析样品成分，若是在老化温度下也不能被完全气化的先分析样品成分，若是在

29、老化温度下也不能被完全气化的成分，如蛋白质、胶状物，在老化前，成分，如蛋白质、胶状物，在老化前，应先进行色谱柱的应先进行色谱柱的维护维护换衬管、色谱柱柱头切割换衬管、色谱柱柱头切割b b、新柱子老化，最好不接检测器、新柱子老化，最好不接检测器FID检测器：可不连检测器、不点火、检测器：可不连检测器、不点火、不开空气和氢气不开空气和氢气整理课件40 5.2 气相色谱-维护3.4.1 3.4.1 气体气体FID：氢气为燃气，空气为助燃气纯度 填充柱：99.99%氮气作为载体 毛细管分析：99.999%氮气作为载气 氢气：安全原因 氦气：灵敏度高，基线噪声非常小，成本过高定期检查去除来自空气压缩机的空气水分的硅胶和除去有机物的分子筛等极性强的毛细管柱耐氧化性差，容易因氧化等而变化，因此，尽量装配氧气捕集器除氧。氧气捕集器须定期用氢还原进行再生。来自空气压缩机的空气不是经常流量一定，流量变动会影响基线，因此，在流路途中增加硅胶管和用于控制流量的波纹管阀，使流量稳定。3.4.2 3.4.2 柱柱柱的使用温度尽量比柱的耐热温度低 除去载气中的氧（特别是使用极性柱时）使用高纯度气体；气瓶更换时不要混入空气 氧气捕集器装在GC前不要使难挥发的成分进入柱内充分做好试样的预处理 使用柱