复方化学消毒剂中苯扎氯铵的高效液相色谱测定_刘雯雯.pdf

2011 年 12 月 December 2011 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 30，No． 6 677 ～682 收稿日期 2011 －06 －03; 接受日期 2011 －07 －21 基金项目 国家重点基础研究发展计划 973 计划 项目 2009CB421601，2011CB911003 ; 国家自然科学基金项目 90913012 ; 国家创新研究群体科学基金 20821063 ; 南京大学分析测试基金 作者简介 刘雯雯， 硕士研究生， 主要从事色谱分离和分析。E- mail lww1102 gmail． com。 通讯作者 练鸿振， 教授， 博士生导师， 主要从事色谱分离和分析。E- mail hzlian nju． edu． cn。 文章编号 02545357 2011 06067706 复方化学消毒剂中苯扎氯铵的高效液相色谱测定 刘雯雯，张瑾，乔俊琴，练鸿振* 生命分析化学国家重点实验室，南京大学化学化工学院，南京大学现代分析中心，江苏 南京210093 摘要 建立了一种测定复方化学消毒剂中苯扎氯铵成分十二烷基二甲基苄基氯化铵、 十四烷基二甲基苄基氯化 铵和十六烷基二甲基苄基氯化铵的反相离子对高效液相色谱法。色谱柱为 Platisil ODS 5 μm，250 mm 4． 6 mm ， 流动相为甲醇 －0． 2 mol/L 己烷磺酸钠 含 1 三乙胺， V/V， 用高氯酸调节至 pH 6． 0， 体积比 85 ∶ 15 ， 紫外220 nm 检测。用己烷磺酸钠作为离子对试剂， 增强了苯扎氯铵成分的保留， 三乙胺作为扫尾剂， 通过抑制固 定相表面残存的硅羟基对苯扎氯铵成分的吸附， 减少了色谱峰拖尾。3 种苯扎氯铵成分分离良好， 标准曲线的线 性范围分别为 0． 002 ～5 mg/mL、 0． 005 ～ 10 mg/mL 和 0． 005 ～ 10 mg/mL， 检测限分别为 0． 0005 mg/mL、 0． 001 mg/mL和 0． 001 mg/mL。方法具有良好的准确度和精密度， 在测定低浓度样品时优势明显。实际用于测定苯扎 氯铵消毒液和医用消毒纸巾中 3 种苯扎氯铵成分的含量， 回收率为 99． 3 ～104． 1， 日内和日间测定相对标准 偏差 RSD 均小于 2． 0。 关键词 苯扎氯铵; 复方化学消毒剂; 反相离子对高效液相色谱法 Determination of Benzalkonium Chloride Homologs in Complex Chemical Disinfectant by High- Perance Liquid Chromatography LIU Wen- wen，ZHANG Jin，QIAO Jun- qin，LIAN Hong- zhen* State Key Laboratory of Analytical Chemistry for Life Science，School of Chemistry ＆ Chemical Engineering and Center of Materials Analysis，Nanjing University，Nanjing210093，China Abstract An ion pair reversed phase High- Perance Liquid Chromatography HPLC has been developed for the simultaneous determination of benzalkonium chloride BAC homologues，dodecyl dimethyl benzyl ammonium chloride C12 ，tetradecyl dimethyl benzyl ammonium chloride C14 and cetyl dimethyl benzyl ammonium chloride C16 ，in complex chemical disinfectant． Separation was carried out on Platisil ODS column 5 μm，250 mm 4． 6 mm ，using methanol and 200 mmol/L hexane sulfonate sodium aqueous solution consisting of 1 triethylamine V/V ，adjusted with perchloric acid to pH 6． 0 85 ∶ 15，V/V as the mobile phase in an isocratic elution． The detection wavelength was 220 nm． In the experiment，sodium hexanesulfonate was used as the ion- pair reagent to enhance the retention of benzalkonium chloride，and triethylamine was used as the tailing- suppressor to restrain the adsorption of benzalkonium chloride to the residual silanols on the stationary phase surface． Calibration curves for C12， C14and C16were linear in the range of 0． 002 －5 mg/mL， 0． 005 －10 mg/mL and 0． 005 －10 mg/mL， with the limits of quantifications LOQs being 0． 0005， 0． 001 and 0． 001 mg/mL，respectively． The presents excellent accuracy 776 ChaoXing and satisfactory precision，and it has a significant advantage in the detection of low content samples． The average recoveries were in the range of 99． 3 － 104． 1，and the intra-and inter- day relative standard deviations RSDs were not more than 2． 0 for the determined compounds in benzalkonium chloride disinfectant and benzalkonium chloride towelette． Key words benzalkonium chloride; complex chemical disinfectant; ion pair revered phase high- perance liquid chromatography 苯扎氯铵 benzalkonium chloride， 简称 BAC 是具 有杀菌作用的季铵盐类阳离子表面活性剂， 系广谱杀 菌剂， 能改变细菌胞浆膜通透性， 使菌体胞浆物质外 渗， 阻碍其代谢而起杀灭作用， 主要由 3 种正烷烃基 n － C12H25、 n － C14H29和 n － C16H33 取代的二甲基苄 基氯化铵的同系物组成。3 种同系物的杀菌特性不 同 十二烷基二甲基苄基氯化铵 C12 是最有效的酵母 菌和真菌抑制剂， 十四烷基二甲基苄基氯化铵 C14 和 十六烷基二甲基苄基氯化铵 C16 则能够分别作用于 革兰氏阳性菌和阴性菌。由于苯扎氯铵对神经的毒副 作用小而被广泛应用于复方消毒剂， 健康护理液 滴 眼液、 滴鼻液等 及化妆品中; 按用途的不同， 添加的 总量一般在 0． 1 ～ 0． 8［1 ］。我国卫生部规定了不 同用途消毒剂中苯扎氯铵的用量， 其中皮肤粘膜消毒 剂中最高使用质量浓度不超过 2． 0 g/L。国内已报道 过量使用苯扎氯铵会引起变态反应性结膜炎、 视力减 退、 接触性皮炎， 灼伤中毒， 甚至导致死亡。美国药典 USP 32 规定了苯扎氯铵配方中十二烷基二甲基苄 基氯化铵不少于 40， 十四烷基二甲基苄基氯化铵不 少于 20， 二者总量不少于 70。为控制产品的质 量， 控制其毒副作用， 除测定总量外， 还必须测定其中 每一种同系物的含量 ［2 ］。 目前， 苯扎氯铵的分析方法有化学滴定法 ［3 －11 ］、 毛细管电泳法 CE ［12 －13 ］、 双波长紫外分光光度 法 ［14 －15 ］、 高效液相色谱法 HPLC［16 －18 ］、 高效液相色 谱 － 质谱法 HPLC － MS ［19 －21 ］、 示差分光光度法［22 ］、 免疫法 ［23 ］、 离子选择电极法［24 ］、 一阶导数光谱法［25 ］和 二阶导数光谱法 ［26 ］等。化学滴定法中有四苯硼钠法、 银量法、 碘酸钾法、 十二烷基磺酸钠法、 铁氰化钾法、 百 里酚蓝 － 亚甲蓝混合指示剂法和溴化 咪嗡/乙啶 － 酸性蓝混合指示剂法等。中国药典采用间接氧化还原 滴定法测定苯扎氯铵总量 ［27 ］， 根据碘酸钾滴定液用 量， 计算苯扎氯铵的含量。化学滴定法和紫外分光光 度法只能测定总量， 而对于微量或痕量的定量或是定 性分析往往不够灵敏， 不能满足快速分析的要求。示 差分光光度法需衍生后测定， 方法繁琐、 费时。免疫法 只能测定其中的 C12。HPLC － MS 法分析成本高， 目前 多用于食品、 水体及土壤中苯扎氯铵的残留分析。毛 细管电泳法和一阶导数光谱法、 二阶导数光谱法目前 并不普及。本文建立的反相离子对 HPLC 法， 可以快 速、 准确地同时测定苯扎氯铵中各同系物， 且具有较高 的灵敏度。实际用于苯扎氯铵消毒液和医用消毒纸巾 分析， 效果令人满意。 1实验部分 1． 1仪器 Agilent 1200 高效液相色谱仪 美国 Agilent 公 司 ， 配有四元泵 包含真空脱气机 ， 自动进样器， 智 能型柱温箱， 二极管阵列检测器 DAD ; 梅特勒 － 托 利多 SevenEasy pH 计 S20 。 1． 2主要试剂与材料 甲醇 HPLC 级， 购自美国 Merck 公司 ， 己烷磺酸 钠 纯度 98， 购自美国 Sigma 公司 ， 三乙胺 HPLC 级， 购自美国 Tedia 公司 ， HClO4 分析纯， 购自南京化 学试剂有限公司 ， 纯净水 购自杭州娃哈哈集团有限 公司 。 苯扎 氯 铵 标 准 品 纯 度 99， 购 自 Aladdinzh 公司 。 苯扎氯铵消毒液由江苏省疾病预防控制中心提 供; 医用消毒湿纸巾由当地医院提供， 单片包装， 每片 尺寸 5 cm 6 cm， 垂直折叠 4 次， 密封于铝箔袋中， 苯 扎氯铵标示量为 0． 135 固液比 。 1． 3溶液配制 1． 3． 1标准溶液的配制 称取十二烷基二甲基苄基氯化铵 C12 、 十四烷基 二甲基苄基氯化铵 C14 和十六烷基二甲基苄基氯化铵 C16 各约 1． 0000 g， 置于 25 mL 容量瓶中， 用流动相 甲醇 －0． 2 mol/L 己烷磺酸钠 含 1三乙胺， V/V， 用 HClO4调节至 pH 6． 0， 体积比 85 ∶ 15 溶解， 定容， 配 制40 mg/mL 的混合标准储备溶液。取混合标准储备溶 液， 用流动相逐级稀释至浓度 10、 5、 1、 0. 5、 0. 1、 0. 05、 0. 01、 0. 005、 0. 002、 0. 001 和0. 0005 mg/mL。 876 第 6 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2011 年 ChaoXing 1． 3． 2苯扎氯铵消毒液溶液的配制 准确移取1. 00 mL 苯扎氯铵消毒液至10 mL 容量 瓶中， 用流动相溶解并定容。 1． 3． 3医用消毒纸巾提取液的配制 剪开铝箔袋封口， 小心用镊子取出消毒纸巾， 置于 50 mL 烧杯中， 加入 4 mL 流动相， 浸泡， 用少许流动相 冲洗铝箔袋内侧， 冲洗液并入浸泡液中， 搅拌 10 min， 将溶液转移至10 mL 容量瓶中， 再加入2 mL 流动相浸 泡消毒纸巾10 min， 将溶液转移至10 mL 容量瓶中， 重 复一次。用少许流动相荡洗烧杯， 荡洗液并入容量瓶 中， 最后用流动相定容至 10 mL。 1． 3． 4加标回收样品溶液的配制 移取苯扎氯铵消毒液各 1． 00 mL 至3 支10 mL 容 量瓶中， 分别添加 1 mg/mL 苯扎氯铵标准溶液 1． 00 mL、 2． 00 mL 和 3． 00 mL， 用流动相溶解并定容。取 3 片医用消毒纸巾， 分别置于3 支50 mL 烧杯中， 精确移 取 0． 1 mg/mL 苯扎氯铵标准溶液 1． 00 mL、 2． 00 mL 和 3． 00 mL 置于烧杯中， 再分别加入 3 mL、 2 mL 和 1 mL流动相， 以下按 1． 3． 3 节步骤操作。 所有的样品溶液均经 0． 22 μm 孔径的微孔滤膜 过滤， 取滤过液进柱分析。 1． 4色谱条件 HPLC 色谱柱 Platisil ODS 色谱柱 通用型反相 C18柱， 5 μm， 250 mm 4． 6 mm， 购自迪马公司 ; 柱温 30℃; 流动相 甲醇 －0． 2 mol/L 己烷磺酸钠 1 三乙 胺， V/V， 用高氯酸调节至 pH 6． 0 ， 85 ∶ 15 V/V ， 使 用前经 0． 22 μm 微孔滤膜过滤; 流速 1． 0 mL/min; 紫 外检测波长 220 nm; 进样量 5 μL。 2结果与讨论 2． 1标准曲线和检出限 在 1． 4 节色谱条件下， 3 种苯扎氯铵成分标准溶 液的色谱图见图 1 a 。C12、 C14和 C16实现了基线分 离， 保留时间分别为 7． 5 min、 11． 9 min 和 20． 1 min。 以苯扎氯铵成分的峰面积对浓度作图， C12在溶液 浓度为 0． 002 ～ 5 mg/mL 范围内呈线性， 回归方程为 y 2303． 7x 31． 359， 当信噪比 S/N 3 时， 检出限为 0． 0005 mg/mL。C14在溶液浓度为 0． 005 ～ 10 mg/mL 范围内呈线性， 回归方程为 y 2236x 50． 471， 当信 噪比 S/N 3 时， 检出限为 0． 001 mg/mL。C16在溶液 浓度为 0． 005 ～ 10mg/mL 范围内呈线性， 回归方程为 y 2157． 1x 25． 587， 当信噪比 S/N 3 时， 检出限为 0． 001 mg/mL， 与文献报道的检出限 0． 05 ～ 0． 2 mg/mL ［28 －30 ］相比， 灵敏度明显提高。将 0． 1 mg/mL 混合标准溶液重复进样5 次， C12、 C14和 C16峰面积的相 对标准偏差 RSD 分别为 0． 7、 0． 8和 1． 4。 图 1苯扎氯铵混合标准溶液及样品溶液色谱图 Fig． 1Chromatograms of mixed benzalkonium chloride standard and benzalkonium chloride sample solutions 色谱图 a混合标准溶液 0． 1 mg/mL ; b苯扎氯铵消毒液; c加入 混合标准溶液 0．1 mg/mL 的苯扎氯铵消毒液; d医用消毒纸巾提取 液; e加入混合标准溶液 0．1 mg/mL 的医用消毒纸巾提取液。 色谱峰 1十二烷基二甲基苄基氯化铵 C12 ; 2十四烷基二甲基苄 基氯化铵 C14 ; 3十六烷基二甲基苄基氯化铵 C16 。 2． 2色谱条件的优化 苯扎氯铵为离子型化合物， 在以纯水 － 乙腈或纯 水 － 甲醇为流动相时， 出峰时间早且峰形拖尾严重。 这是因为一方面季铵盐类化合物亲水性强， 出峰早， 另 一方面季胺基 R4N 与固定相残存的硅醇基 SiO － 之间发生相互作用， 容易吸附在色谱柱的固定相上， 待 测组分不易流出， 造成拖尾现象。 己烷磺酸钠为离子对试剂， 广泛应用于反相离子 对色谱中。离子对色谱保留机理表明 ［31 ］， 己烷磺酸钠 中的极性阴离子基团磺酸根离子与苯扎氯铵的阳离子 基团缔合形成中性核。己烷磺酸钠中所含的己基， 则 加大了离子缔合物与反相固定相之间的疏水作用力， 976 第 6 期刘雯雯， 等 复方化学消毒剂中苯扎氯铵的高效液相色谱测定第 30 卷 ChaoXing 增加了离子溶质的保留。同时， 三乙胺可与固定相上 硅醇基 SiO － 结合， 竞争性地抑制了 R4N 与固定相 的直接吸附。苯扎氯铵组分中烷基越长， 形成的离子 缔合物疏水性越大， 保留时间越长， 从而达到各组分最 合适的反相分离。 2． 2． 1己烷磺酸钠的浓度 固定流动相中甲醇比例为 85， 水相中三乙胺的 浓度为 0． 1 高氯酸调节 pH 6． 0 ， 考察己烷磺酸 钠浓度对反相离子对色谱保留行为的影响。当己烷磺 酸钠浓度从0． 02 mmol/L 增加到0． 1 mol/L 时， 3 种苯 扎氯铵成分的保留时间逐渐增加， 己烷磺酸钠浓度在 0． 2 mol/L 以后， 3 种苯扎氯铵成分的保留时间均趋于 平稳 图 2 。考虑到己烷磺酸钠浓度太大对色谱柱的 损伤及其价格因素， 本文选择水相中己烷磺酸钠的浓 度为 0． 2 mol/L。 图 2己烷磺酸钠浓度对保留时间的影响 Fig． 2Effect of concentration of hexane sulfonate sodium on retention time 2． 2． 2三乙胺的浓度 固定流动相中甲醇比例为 85， 水相中含 0． 2 mol/L 己烷磺酸钠 高氯酸调节 pH 6． 0 ， 考察三乙 胺浓度对反相离子对色谱保留行为的影响， 当三乙胺 浓度从 0． 2增加到 2． 0 时， 3 种苯扎氯铵成分的保 留时间值逐渐降低， 三乙胺浓度在 1． 0 以后均趋于 平稳 图 3 。此时配制流动相时， 溶液中三乙胺的浓 度变化对出峰时间影响比较小。考虑到三乙胺浓度太 大对色谱柱的损伤， 以及对检测信号的干扰较大， 本文 选择水相中三乙胺的浓度为 1。 2． 2． 3流动相 pH 值对出峰时间的影响 固定流动相中甲醇比例为 85， 水相中含 0． 2 mol/L己烷磺酸钠 1三乙胺 ， 考察 pH 值对反相离子 对色谱保留行为的影响。在反相离子对色谱中， 对保留 值起主导作用的是与离子对试剂反电荷的被解离的溶 质， 流动相酸度对保留值的影响主要通过改变流动相中 与离子对试剂电荷相反的被解离的溶质的浓度来实现。 随着流动相 pH 值的变化， 如被解离的溶质离子浓度升 高， 其保留值增大; 反之， 保留值减小 ［ 32 ］。由图 4 所示， 流动相 pH 对方法的检测基本没有太多影响。考虑到 保护色谱柱的寿命， 选择 pH 6．0 作为流动相 pH。 图 3三乙胺浓度对保留时间的影响 Fig． 3Effect of concentration of triethylamine 图 4流动相 pH 值对出峰时间的影响 Fig． 4Effect of mobile phase pH 2． 2． 4有机调节剂比例的影响 甲醇与乙腈用作流动相中有机调节剂时， 对苯扎氯 铵成分的分离并没有明显的差别， 考虑到实验的经济 性， 选择甲醇作为有机调节剂。甲醇比例高于85时， 3 种苯扎氯铵成分之间以及与样品中其他杂质之间不能 完全分离， 影响定量测量的准确性。甲醇比例低于85 时， 苯扎氯铵成分出峰时间太长， 峰展宽。从分离度和 分析效率两方面综合考虑， 选择甲醇的比例为85。 086 第 6 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2011 年 ChaoXing 2． 2． 5检测波长 苯扎氯铵成分的特征紫外吸收波长为260 nm， 最大 吸收波长为 205 nm， 但是用 205 nm 检测时， 噪音较大。 实验表明， 选择220 nm 作为检测波长有最小的信噪比。 2． 3实际样品中苯扎氯铵的测定 按照实验色谱条件， 分别对苯扎氯铵消毒液和医 用消毒纸巾中的苯扎氯铵各成分进行回收率测定 表 1 ， 结 果 表 明 平 均 回 收 率 R 在 99． 3 ～ 104． 1。实验同时对苯扎氯铵消毒液和医用消毒纸 巾中的十二烷基二甲基苄基氯化铵和十四烷基二甲基 苄基氯化铵进行了精密度测定， 结果列于表 2。日间 和日内 RSD 均小于2． 0， 方法表现了良好的精密度。 表 1消毒液和消毒纸巾中苯扎氯铵各组分的回收率① Table 1Recoveries of BAC homologs in benzalkonium chloride disinfectant and benzalkonium chloride towelette 组分 消毒液 ρB/ mgmL －1 本底值加标量测定值 回收率 R/ 平均回收率 R/ RSD/ 消毒纸巾 ρB/ mgmL －1 本底值加标量测定值 回收率 R/ 平均回收率 R/ RSD/ C12 0．1050．1000．206101．000．1350． 1000．238103．00 0．1050．2000．30298．5099． 31．330．1350． 2000．341103．00103．10．18 0．1050．3000．40299．000．1350．3000． 445103．33 C14 0．0330．0990．133101．01ND0．0990． 103104．04 0．0330．1990．234101．00101．10．19ND0． 1990． 208104．52104．10．40 0．0330．2980．335101．34ND0．2980． 309103．69 C16 ND0．1030．10299．03ND0．1030． 104100．97 ND0．2050．20399．0299． 40．75ND0． 2050．210102．44101．50．68 ND0．3080．309100．32ND0．3080． 311100．97 ① ND 表示未检出， 下表同。 表 2消毒液和消毒纸巾中十二烷基二甲基苄基氯化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵的测定 Table 2Determination of dodecyl dimethyl benzyl ammonium chloride and tetradecyl dimethyl benzyl ammonium chloride in benzalkonium chloride disinfectant and benzalkonium chloride towelette 样品 C12 日内 ρ/ mgmL －1 RSD/ 日间 ρ/ mgL －1 RSD/ C14 日内 ρ/ mgmL －1 RSD/ 日间 ρ/ mgL －1 RSD/ 消毒液 0． 106 0． 106 0． 105 0．55 0．105 0．107 0．104 1．45 0． 033 0． 033 0． 034 1．73 0．034 0．033 0．034 1．71 消毒纸巾 0． 135 0． 134 0． 137 1．13 0．135 0．133 0．133 0．86 ND ND ND － ND ND ND － 3结语 本文建立了利用反相离子对高效液相色谱测定消 毒纸巾中的苯扎氯铵同系物 十二烷基二甲基苄基氯 化铵、 十四烷基二甲基苄基氯化铵和十六烷基二甲基 苄基氯化铵 含量的方法。采用 C18柱， 流动相为甲醇 －0． 2 mol/L 己烷磺酸钠 1 三乙胺， pH 6． 0 ， 体 积比85 ∶ 15， 紫外220 nm 检测。选用己烷磺酸钠作为 离子对试剂， 增强了苯扎氯铵成分的保留， 同时加入三 乙胺作为扫尾剂， 抑制固定相表面残存的硅羟基对苯 扎氯铵成分的吸附， 减少色谱峰拖尾。本法手续简单， 检测灵敏度高， 且表现出良好的重复性和精密度， 适于 测定复方化学消毒剂中苯扎氯铵各单组分含量， 尤其 在测定低浓度样品时优势明显。 4参考文献 ［ 1］Ferrer I， Furlong E T． Identification of alkyl dimethylbenzylamm- onium surfactants in water samples by solid- phase extraction followed by ion trap LC/MS and LC/MS/MS［ J］ ． Environmental Science ＆ Technology， 2001， 3512 2583－2588． ［ 2］The United States Pharmacopeia- National ulary． United States Pharmacopeia USP32- NF27 ［M］ ．United States 186 第 6 期刘雯雯， 等 复方化学消毒剂中苯扎氯铵的高效液相色谱测定第 30 卷 ChaoXing Pharmacopeial Convention， 2009 1174． ［ 3］张文福． 医学消毒学［ M］ ． 北京 军事医学科学出版社， 2002 276． ［ 4］俞斌，王峰，栾承莲． 微量十二烷基二甲基苯甲基氯化 铵的测定［ J］ ． 南京化工大学学报 自然科学版， 2001， 23 1 61 －64． ［ 5］袁朝森． 测定新洁尔灭含量的方法［J］ ． 中国消毒学杂 志， 1986， 3 3 164 －165． ［ 6］中华人民共和国卫生部药政局． 中国医院制剂规范 ［ M］ ． 北京 中国医药科技出版社， 1995 75 －76． ［ 7］陈冠荣． 化工百科全书［M］ ． 北京 化学工业出版社， 1994 77 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