趙禹錕

(長(zhǎng)春理工大學(xué) , 吉林 長(zhǎng)春 130013)

疊合裝置是利用混合碳四中異丁烯進(jìn)行選擇性疊合反應(yīng),進(jìn)而生成雙異丁烯化學(xué)產(chǎn)品。疊合產(chǎn)品雙異丁烯主要成分2,4,4-三甲基-1-戊烯是一種無(wú)色、易揮發(fā)、易燃易爆的液體,溶于乙醚、苯和氯仿,不溶于水。在氣相色譜分析中加入溶劑可以改善樣品揮發(fā)性、峰形、分離,提高化合物的檢測(cè)靈敏度[1]。疊合裝置樣品分析中各采樣點(diǎn)樣品采集前為了讓疊合樣品輕、重組分分離效果好,采樣瓶中要加入丁酮試劑(每次加入量為耐壓鋼瓶的1/3),使樣品充分溶解入丁酮中,再進(jìn)行樣品采集分析。丁酮是一種有機(jī)化合物,為無(wú)色透明液體,有類似丙酮?dú)馕?易揮發(fā)。能與乙醇、乙醚、苯、氯仿、油類混溶。對(duì)分析化驗(yàn)人員眼、鼻、喉、黏膜有刺激性,長(zhǎng)期接觸會(huì)對(duì)人體健康造成不同程度的傷害。采樣器具里添加丁酮,增加了化驗(yàn)分析和采樣作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn),也增加了廢試劑處理的風(fēng)險(xiǎn)和成本。本研究在不加入丁酮溶劑的前提下,通過(guò)調(diào)整載氣及其流速、柱溫、進(jìn)樣器溫度、檢測(cè)器溫度等色譜操作條件,觀察主要組分反丁烯、順丁烯、、碳五、仲丁醇、2,4,4-三甲基-1-戊烯(以下簡(jiǎn)稱1-戊烯)、2,4,4-三甲基-2-戊烯(以下簡(jiǎn)稱2-戊烯)、碳八、碳十二在調(diào)整前后色譜峰區(qū)域面積的變化,找出滿足分析要求的色譜操作條件。

1 分析儀器及條件

①氣相色譜儀:配有氫火焰檢測(cè)器及注樣器的島津GC-2014C色譜儀,具有自動(dòng)六通閥進(jìn)樣和柱頭進(jìn)樣器進(jìn)樣。②色譜工作站:選用LabSolutions型色譜數(shù)據(jù)工作站,按面積歸一化法定量計(jì)算各組分的含量。③色譜柱:HP-PONA石英毛細(xì)管柱(50 m×0.20 mm×0.50 μm)。④載氣:高純氮?dú)?純度>99.99%。⑤燃?xì)?高純氫氣,純度>99.99%。⑥助燃?xì)?壓縮空氣,純度要求無(wú)油污、無(wú)雜質(zhì)。⑦檢測(cè)器:FID檢測(cè)器。⑧控制模式:壓力、單左,分流比100,信號(hào)輸出口CH2。⑨進(jìn)樣器具:50 μL或100 μL氣密型耐壓注射器(冷凍)進(jìn)樣。⑩進(jìn)樣量: 1 μL柱頭進(jìn)樣。

2 結(jié)果與討論

2.1 載氣流量的影響

載氣流量對(duì)峰面積的影響見(jiàn)表1。

表1 載氣流量對(duì)峰面積的影響

由表1可知,流量<30 mL/min,碳五以下峰尖幾乎并攏,分離效果不好。流量>30 mL/min,各組分的出峰時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng), 造成載氣的浪費(fèi)。因此,載氣流量為30 mL/min時(shí),效果最佳。

2.2 柱溫的影響

柱溫的選擇要針對(duì)樣品中各組分的沸點(diǎn)范圍而定,柱溫的高低直接影響到峰形和分離性能,減少丁酮溶劑的加入對(duì)各組分的影響。

通過(guò)建立正交試驗(yàn)表,以反丁烯、順丁烯、碳五、仲丁醇、碳八、1-戊烯、2-戊烯、碳十二的出峰面積為影響因子,利用SPSS軟件,進(jìn)行線性回歸分析,再進(jìn)行分析試驗(yàn)驗(yàn)證,確定出適宜操作點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 柱溫調(diào)整變化

2.3 檢測(cè)器溫度的選擇

對(duì)于氣相色譜而言,一般檢測(cè)器的溫度高于柱溫,以保證樣品在檢測(cè)器內(nèi)不冷凝。此外,在FID檢測(cè)器中由于氫氣燃燒產(chǎn)生大量水,若檢測(cè)器溫度<100 ℃,水不能以蒸汽狀態(tài)從檢測(cè)器中排出,會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降,噪聲增加。本實(shí)驗(yàn)分別考察了檢測(cè)器不同溫度對(duì)組分響應(yīng)值的影響,結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知,檢測(cè)器溫度在280 ℃左右變化時(shí),對(duì)各組分的響應(yīng)值無(wú)明顯影響,各組分峰面積響應(yīng)值達(dá)到最大,本實(shí)驗(yàn)選擇280 ℃作為檢測(cè)器溫度。

2.4 進(jìn)樣器溫度的選擇

進(jìn)樣口溫度主要由樣品的沸點(diǎn)范圍決定,同時(shí)還要考慮色譜柱的使用溫度,即要保證待測(cè)樣品全部瞬間氣化,又不能使待測(cè)組分發(fā)生熱分解。實(shí)驗(yàn)分別考察了進(jìn)樣口在不同溫度條件下,各組分響應(yīng)值的變化,結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知,在進(jìn)樣口溫度為230 ℃時(shí),由于各組分未達(dá)到完全均勻汽化,各組分峰面積響應(yīng)值并未達(dá)到最大。進(jìn)樣口溫度在250 ℃時(shí),各目標(biāo)組分均達(dá)到完全均勻的汽化,進(jìn)樣口溫度對(duì)FID檢測(cè)信號(hào)的響應(yīng)值無(wú)明顯影響,故本實(shí)驗(yàn)選擇進(jìn)樣口的溫度為250 ℃。

2.5 優(yōu)化前后對(duì)比分析

表3 檢測(cè)器溫度變化對(duì)峰面積的影響

表4 進(jìn)樣器溫度變化對(duì)峰面積的影響

表5 優(yōu)化前后色譜分析條件對(duì)比

表6 優(yōu)化后主要組分誤差表

優(yōu)化色譜操作條件后,主要組分保留時(shí)間相對(duì)誤差均<0.1%,能夠滿足組分分析的需求,沒(méi)有對(duì)分析數(shù)據(jù)造成影響。

3 結(jié)論

通過(guò)調(diào)整載氣及其流速、柱溫、進(jìn)樣器溫度、檢測(cè)器溫度等色譜操作條件,實(shí)現(xiàn)了在樣品分析過(guò)程不加丁酮的目的。減少了丁酮試劑使用量,簡(jiǎn)化了分析人員操作程序,節(jié)省了人力、物力;減少了接觸丁酮對(duì)職工眼、鼻、喉、黏膜造成的刺激性危害,極大地降低了職工分析和采樣過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn),完成了優(yōu)化目標(biāo)。