張忠蘭

濱化集團(tuán)股份有限公司 山東濱州 256600

環(huán)氧丙烷是一種常見的化學(xué)品，主要用于制備化學(xué)產(chǎn)品（例如聚醚多元醇和丙二醇），并經(jīng)常用于氣體凈化（例如去除二氧化碳）中。但是，環(huán)氧丙烷是易燃的，液態(tài)的環(huán)氧丙烷會對人體的皮膚以及角膜造成一定程度的損傷，在高濃度的環(huán)氧丙烷蒸氣中會導(dǎo)致眼睛和中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，其中少數(shù)還會有毒性腸麻痹、胃腸道出血以及對心臟、肝臟和腎臟的損害。

1 試驗方法

（1）測試設(shè)備和試劑。實驗中使用手持式的拉曼光譜儀，拉曼光譜儀是BWS495T。BWSpec4.11為數(shù)據(jù)的采集軟件；CAS75-56-9環(huán)氧丙烷是色譜純，體積分?jǐn)?shù)≥99.0%；蒸餾水[1]。

（2）設(shè)置設(shè)備參數(shù)。使得波長能夠達(dá)到785nm；15秒的積分時間，積分一次，激光透射率為90%，光譜分辨率為9cm-1，保證在175cm-1至3200cm-1的光譜范圍之內(nèi)。

（3）拉曼光譜分析。將99%體積的環(huán)氧丙烷添加至拉曼試劑瓶中，并使用移液管將蒸餾水精確地抽至4毫升的體積，并制備環(huán)氧丙烷溶液10%，并使用手持式拉曼光譜儀在掃描解決方案。

（4）工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)圖。向6個拉曼試劑瓶中的每一個試劑瓶中添加99%的環(huán)氧丙烷，以制備0.75%、3%、5%、7%、9%和10%的環(huán)氧丙烷溶液，通過移液槍將蒸餾水進(jìn)行吸取，搖勻以備后用。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 環(huán)氧丙烷的拉曼光譜

拉曼光譜中環(huán)氧丙烷體積分?jǐn)?shù)為10%。環(huán)氧丙烷具有5個特征拉曼帶，即733cm-1、830cm-1、901cm-1、952cm-1和1272cm-1。通過“有機(jī)化合物的特征頻率和識別”，并考慮到氧雜原子和雜環(huán)會導(dǎo)致相鄰基團(tuán)的特征頻率發(fā)生偏移，分析環(huán)氧丙烷能帶歸屬數(shù)據(jù)，CH2振動時在733cm-1處的譜帶。C-O醚酯對應(yīng)于830cm-1處的范圍，901cm-1處的譜帶對應(yīng)于C-O-C對稱的振動伸長率，而952cm-1處的譜帶對應(yīng)于支鏈C-C的骨架振動。1272cm-1是拉曼光譜中的強(qiáng)峰，其位置很好地證明了環(huán)的大小。通過特征譜帶分析，對是否有環(huán)氧丙烷可以根據(jù)拉曼光譜特征譜帶，可以根據(jù)定性檢測進(jìn)行判斷[2]。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

因為環(huán)氧丙烷溶液有5個特征帶在拉曼光譜上顯示，因此，通過實驗分析，當(dāng)環(huán)氧丙烷的體積分?jǐn)?shù)小于0.75%時，在拉曼光譜上不能清晰的對所有5個特征帶進(jìn)行區(qū)分，因此將其設(shè)為0.75%。在最低檢測限下，考慮到體積分?jǐn)?shù)梯度的設(shè)計，最終發(fā)現(xiàn)檢測范圍為0.75%～10%，上下檢測限之間的差異不應(yīng)太大。體積分?jǐn)?shù)為0.75%、3%、5%、7%、9%和10%的環(huán)氧丙烷溶液的拉曼光譜，見圖1[3]。

圖1 不同體積分?jǐn)?shù)的環(huán)氧丙烷溶液的拉曼光譜

從圖1可以看出，環(huán)氧丙烷的體積分?jǐn)?shù)越高，相對強(qiáng)度就越高。對于不同體積分?jǐn)?shù)的環(huán)氧丙烷溶液的測量，可以通過激光拉曼光譜法進(jìn)行完成，并利用x軸將環(huán)氧丙烷溶液的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行繪制，在y軸上繪制相對強(qiáng)度以獲得工作曲線。通過幾個實驗的比較，最終選擇了具有最佳線性比、穩(wěn)定性和可重復(fù)性的901cm-1譜帶。通過幾個數(shù)據(jù)集的擬合，當(dāng)環(huán)氧丙烷溶液的體積分?jǐn)?shù)在0.75%至10%之間時，相關(guān)系數(shù)為0.9930，并且在特征帶為901cm-1的環(huán)氧丙烷拉曼光譜繪制工作曲線，見圖2[4]。

圖2 環(huán)氧丙烷拉曼光譜特征譜帶901cm-1處工作曲線

2.3 試驗結(jié)果的驗證

配置體積分?jǐn)?shù)為6%的環(huán)氧丙烷溶液兩份，在901cm-1的激光拉曼光譜儀上對激光帶強(qiáng)度進(jìn)行測量，并將其替換為工作曲線，對理論激光強(qiáng)度的偏差率進(jìn)行測量。測量拉曼光譜的相對精度強(qiáng)度的測量值21142.70和20595.11，相對強(qiáng)度的理論值分別為20891.60和20891.60，兩次測量的偏差率分別為1.20%和-1.42%。配置2瓶4%環(huán)氧丙烷，添加0.1162g環(huán)氧丙烷，并通過拉曼光譜儀檢測峰強(qiáng)度，環(huán)氧丙烷回收的質(zhì)量為0.1082g和0.1155g，對應(yīng)的回收率都為93.19%。通過驗證，兩次測量的結(jié)果分別為93.19%和99.42%，可以證實該方法的高精度。

3 結(jié)語

簡而言之，該方法不僅精度高、準(zhǔn)確度高，線性比好、重復(fù)性高，具有設(shè)備方便攜帶、操作簡便、無需預(yù)處理、檢測速度快的優(yōu)勢。對現(xiàn)場的環(huán)氧丙烷的快速定性和定量檢測非常的適用，可擴(kuò)展到更多的化學(xué)領(lǐng)域，有助于快速消除化學(xué)品引起的各種事故，為化學(xué)品安全提供了重要保證。