陳良敏

（中海殼牌石油化工有限公司，廣東 惠州 516086）

0 引言

進入21世紀(jì)以來，越來越多的理論知識、技術(shù)等和現(xiàn)實應(yīng)用行業(yè)相結(jié)合，使各個行業(yè)發(fā)展過程中獲得了更可靠的支撐。氣相色譜法是當(dāng)下檢測物質(zhì)含量的重要方法之一，當(dāng)下在化工行業(yè)中占據(jù)重要地位，運用范圍也有不斷拓展趨勢，用于石油、化工、電力、食品等行業(yè)中均取得了十分理想的效果。文章主要以氣相色譜法為研究對象，較為詳細(xì)地研究分析其在化工實踐中的應(yīng)用情況，希望為技術(shù)普及能提供一定理論支持。

1 氣相色譜法原理

氣相色譜法主要用于分離性質(zhì)類型的物質(zhì)，比如同位素、對映體及成分構(gòu)成復(fù)雜的混合物。結(jié)合固定相狀態(tài)的差異，可以將其分成氣-固色譜(GSC)、氣-液色譜(GLC)兩種類型。主要是應(yīng)用不同物質(zhì)在沸點、極性及吸附性等方面存在的差異去分離混合物。在氣化室，被分析樣品瞬時氣化，而后流動相將其整合至色譜柱內(nèi)，色譜柱中涂擦固定相，因為樣品不同組分在沸點、分配系數(shù)等方面有差異，會導(dǎo)致流動相與固定相之間屢次分配或吸附組分，此時它們在色譜柱內(nèi)的停滯時長有差異，其中在固定相內(nèi)，分配系數(shù)偏小的組分會率先流出色譜柱，系數(shù)較大的組分后流出，這樣便實現(xiàn)分離組分的目標(biāo)[1]。流出的組分會按序進入至檢測器內(nèi)，轉(zhuǎn)型成電信號，被檢組分含量越高或濃度越大，電信號就越大，以上這些信號被放大處理后，將會被統(tǒng)一記錄形成色譜圖。結(jié)合色譜圖上各個峰被留存的時間，定性分析組分，依照各峰面積或高度，完成定量分析。

2 氣相色譜法的優(yōu)點

（1）選擇性高：對性質(zhì)相似度極高的物質(zhì)表現(xiàn)出很強的分離能力；

（2）分離效率高：單個25 m毛細(xì)柱能完成汽油內(nèi)50～100多個組分的分析任務(wù)；

（3）靈敏度高：配置了靈敏度極高的檢測器，能精準(zhǔn)的檢出10-11～10-12g的痕量物質(zhì)；

（4）分析快速：這優(yōu)勢是相對化學(xué)分析法來講的，其一般落實一個分析任務(wù)時耗時幾分鐘或十幾分鐘，并且試樣用量少，氣樣、液樣分別只需1 mL、0.5～1 μL左右。

3 氣相色譜在化工分析領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1 測定脂肪酸類

既往多利用滴定法、比色法測定脂肪酸類物質(zhì)，經(jīng)常會暴露出適用或測定范疇不夠等情況。如果選用氣相色譜法測定脂肪酸類物質(zhì)，則以上問題將會迎刃而解。該項測定技術(shù)有益于縮短預(yù)測時間，提升操作的便捷性，明顯提高了測量工作效率，凸顯出技術(shù)的實用性。利用氣相色譜法檢測脂肪酸時，也能結(jié)合試樣特征，靈活規(guī)劃其所屬類型，通過監(jiān)測脂肪酸類物質(zhì)含量，持續(xù)優(yōu)化其生產(chǎn)工藝，改善產(chǎn)品質(zhì)量；全面掌握化工分析中部分有機物的降解速率、數(shù)量等，對化工分析工作整體推進起到較大的促進作用[2]。

3.2 提升化工精度及分析密度

在化工分析實踐中，規(guī)范、合理的應(yīng)用氣相色譜法，能明顯提升分析結(jié)果的精準(zhǔn)度及分析混合物的密度，并基于科學(xué)化的配置過程生成標(biāo)準(zhǔn)氣，利用氣相色譜法精準(zhǔn)檢出不同氣體的濃度值，完成部分氣體密度及精度的重復(fù)性分析。氣相色譜法配合使用部分儀器能實現(xiàn)對化工成分的智能化分析，分析結(jié)果相互獨立，達到綜合計算，規(guī)避對有關(guān)成分檢測分析過程形成的干擾[2]?；瘜W(xué)分析階段，一定要確保氣體燃燒機吸收完全性及過程可靠性，規(guī)避發(fā)生漏氣等問題。力爭在氣相色譜法的協(xié)助下，減少分析氣體過程中手工計算量，利用智能化分析過程提高氣體分析速度與質(zhì)量，促進氣相分析現(xiàn)代化實現(xiàn)。

3.3 分析烴類氣體

化工企業(yè)運作階段，尤其是煤化工、石油化工生產(chǎn)、提煉煤時，會生成多種氣體，可以利用氣相色譜法去分析這些氣體，主要是采用填充柱雙熱導(dǎo)檢測器進行的，以上這種檢測方法操作便捷、流程簡單，應(yīng)用范圍較寬廣，能夠精準(zhǔn)分離、檢測永久性及烴類氣體[3]。近些年中，國內(nèi)很多化工研究院陸續(xù)應(yīng)用氣相色譜法去分析高純丙烯、乙烯等氣體，明顯提升了分離操作的精準(zhǔn)性，取得的分離效果是十分滿意的[3]。

3.4 化工領(lǐng)域

化工生產(chǎn)階段，會生成很多廢氣，H2、O2、CO2、CO等均是廢氣的主要成分，在分析以上復(fù)雜氣體時，可以采用13 x填充柱或5 A填充柱，以上兩種色譜柱最大的區(qū)別是分析時間有差異，故取得的分析效果也有差異，但其市場售價是一致的。如果采用13 x填充柱分析時，耗時相對較短，造成相鄰峰的距離較短，可能會導(dǎo)致部分峰之間相互連接，特別是CO的峰快速移動，基本沒有較長的時間去持續(xù)分析效果，很難確保檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性。如果應(yīng)用5 A填充柱，進樣分析時間偏長，不同峰之間的距離被拉長，特別是CO、CH4兩個峰之間的距離過遠(yuǎn)，且柱的持續(xù)時間也較長，為檢測分析工作推進創(chuàng)造了一些便利條件。

分子篩是13 x、5 A填充柱內(nèi)的主要成分，分子篩作為一種較新的吸附劑，近些年中在氣固色譜分析工作中有廣泛應(yīng)用，自身還被叫做泡沸石或沸石，通常是利用氧橋鍵連接硅氧或鋁氧四面體形成的結(jié)晶狀態(tài)。方鈉型4 A、5 A與八面型13 x分子篩在氣固色譜檢測中有較高的應(yīng)用頻率。分子篩自身的吸水能力較強，在分析結(jié)束后，水分子會占據(jù)分子篩內(nèi)的空穴，弱化其活性。故而利用色譜法開展分析工作時，分析人員要盡量保證載氣的干燥性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)分子篩吸水活性降低到不能繼續(xù)進行色譜分析時，需對分子篩進行二次活化[4]。

利用氣相色譜法分離與檢測化工氣體時，要科學(xué)設(shè)置有關(guān)色譜條件，色譜柱的最高使用溫度200 ℃，維持柱箱溫度50 ℃上下，和進樣器溫度設(shè)置情況盡量統(tǒng)一，檢測器溫度以100 ℃左右為宜。調(diào)整載氣流動速度環(huán)節(jié)中，一定要確保兩路流速均衡，基于30 mL/min速度進樣，維持基線的穩(wěn)定性。氣相色譜儀利用直接進樣的方法，將柱前壓力維持在0.1 MPa上下。在設(shè)置好以上參數(shù)后，就可以檢測氣體樣品。比較最后所得的樣品圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜，便能順利獲得廢氣內(nèi)各類氣體的純度、雜質(zhì)成分及相應(yīng)的含量。在實踐中，也需要科學(xué)配置色譜柱，煤化工行業(yè)內(nèi)，通常建議利用不銹鋼柱管進行配置，將內(nèi)徑、柱管長度均控制在3 mm左右，并且要依照氣體分離要求的柱長于內(nèi)徑，科學(xué)設(shè)計出固定相比例。在制備好色譜柱以后，需要在100 ℃高溫條件下連續(xù)進行8 h的載氣老化處理，毛細(xì)管色譜柱內(nèi)徑偏小，通常在1 mm之內(nèi)，形成的顆粒間隙更小，需要更少量的固定液，通常將填充高度控制在0.3 mm之內(nèi)[4]。

3.5 分析乙烯

主要是采用氣相色譜法檢測乙烯內(nèi)含氧化合物，具體是通過實驗過程實現(xiàn)的。

選擇7890氣相色譜儀裝置，并配置了氣體稀釋、氫氣火焰離子化學(xué)檢測、聚合級乙烯裝置等；還有內(nèi)含氧化合物的混合物質(zhì)A，A內(nèi)有二甲醚、乙醛、丙醛、甲醇等多種化合物（選用N2做底氣）[5]。

實驗中選擇的氣相色譜條件如下：一是保證進樣口汽化溫度200 ℃左右，應(yīng)用10 m×0.53 mL色譜柱及閥箱內(nèi)溫度達90 ℃的設(shè)備，載氣量5.5 mL/min；二是確保初始柱溫130 ℃，以25 ℃/min速度上升，190 ℃時達上限，時間維持30 min；后續(xù)每間隔1 min上升5 ℃，200 ℃是上限，維持2 min；三是控制檢測裝置溫度250 ℃，氫氣、氮氣流量分別是10 mL/min、30 mL/min左右，兩者分流比10:1，維持進樣體積0.25 mL。

采用注射裝置分別選擇7種氧化合物的物質(zhì)開展實驗分析，具體是把其輸注到飽滿的標(biāo)準(zhǔn)氣體裝置中，結(jié)合峰面積、峰高判斷其性質(zhì)。詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖1所示，完成分離操作僅歷時40 min，各個峰高分離距離提示較均勻，并且尖銳，處于完全分離狀態(tài)[6]。

圖1 氣相色譜圖

在氣體稀釋裝置的協(xié)助下，將含氧化合物指定氣體輸注至無含氧化合物的乙烯氣體中，并且按照以上設(shè)定的色譜條件進行稀釋操作后進行分析，依次檢測驗收其回收率，借此方式確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。綜合試樣檢測數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部不同化合物均實現(xiàn)了良好分離，且能較好地滿足了樣品檢測的現(xiàn)實需求。其中二甲醚、MTBE、甲醇、乙醇、乙醛、丙醛、丙酮的含量分別是＜0.18、＜0.08、＜0.70、＜0.73、＜0.71、＜0.35、＜0.24 mL/m3。

4 結(jié)語

化工企業(yè)為強化自身的市場競爭力，在后續(xù)運營發(fā)展中會加大氣相色譜法的應(yīng)用力度，改善行業(yè)發(fā)展面貌，使人們的生命健康得到更大保障?？梢?，氣相色譜法將會有更大的應(yīng)用和發(fā)展空間。新時期下，化工工藝程序?qū)鼜?fù)雜，氣相分析中會滋生出新的問題，故而應(yīng)使氣相色譜法和其他先進技術(shù)相結(jié)合，進而在實踐中取得更優(yōu)異的分析檢測效果。