氣相色譜作為現(xiàn)代儀器分析的重要方法之一,具有高效、快速等分離特性,已成為工業(yè)分析不可或缺的重要工具今天咱們就聊一聊氣相色譜的發(fā)展及其作為常用的儀器分析方法的特點,討論了其在石化工業(yè)方面的應(yīng)用氣相色譜分析方法子茨維特1903年發(fā)現(xiàn)色譜至今已有100多年的歷史,從馬丁和辛格1941年提出分配色譜和1952年發(fā)明氣-液色譜而獲得諾貝爾化學(xué)獎也有50多年的歷史了。
氣相色譜作為一種分離、分析技術(shù),在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、建設(shè)、科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用氣相色譜主要是利用物質(zhì)的沸點、極性及吸附性質(zhì)的差異來實現(xiàn)混合物的分離GC在石化分析領(lǐng)域中的應(yīng)用氣相色譜技術(shù)在石化分析方面的應(yīng)用主要涉及
氣體分析、汽油組成分析、單體硫化物分析、含氧化合物分析、生物柴油分析等其應(yīng)用范圍也較為廣泛,由于其分離和定量能力以及高性價比,從石油勘探、石油加工研究到生產(chǎn)控制和產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)都有不可替代的地位1、常量氣體分析及痕量雜質(zhì)分析。
石化領(lǐng)域常量氣體組成分析的主要用于天然氣、油田不凝氣、催化裂化氣、蒸汽裂解氣、液化氣、焦化氣等目前應(yīng)用的分析方法有:以原HP5880煉廠氣分析儀為原型的基于不同儀器平臺的四閥五柱雙熱導(dǎo)填充柱分析系統(tǒng)、三/雙閥填充柱+毛細(xì)管柱+熱導(dǎo)檢測器(TCD)+氫火焰離子化檢測器(FID)改進(jìn)型氣體分析系統(tǒng)、基于芯片制造技術(shù)的并行多維色譜系統(tǒng);對于只含烴類組分的液化氣試樣,還有單閥單氧化鋁毛細(xì)管柱+FID的專用分析系統(tǒng)。
精乙烯、精丙烯、1,3-丁二烯等化工原料氣中各種痕量雜質(zhì)的分析對儀器和方法要求很高分析系統(tǒng)對雜質(zhì)的惰性(低吸附性)、定量校正標(biāo)值確定的方法、檢測器靈敏度和選擇性、色譜分離柱對雜質(zhì)的分離能力和惰性等都是影響這類分析結(jié)果可靠性的因素。
2、汽油組成分析汽油組成分析是石化分析的一個重要方面通常,汽油組成分析是應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品質(zhì)量控制的方法以飽和烴/烯烴/芳烴(SOA)或烷烴/烯烴/環(huán)烷烴/芳烴(PONA)等汽油族組成和石腦油烴組成分析方法為代表的一類標(biāo)準(zhǔn)分析方法都屬于作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的分析方法。
3、生物柴油研究中的應(yīng)用生物柴油是石化柴油可靠的替代品,對其進(jìn)行快速定性定量分析,對生物柴油工業(yè)具有重要意義,也是當(dāng)前分析化學(xué)的熱點課題生物柴油由植物油或動物油在催化劑(酸或堿)存在下與醇發(fā)生酯交換反應(yīng)而制得,主要由棕櫚酸甲酯、硬酯酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯以及少量雜質(zhì)組分構(gòu)成。
在對生物柴油的分析中,GC一直是最常用的技術(shù)與其它分析技術(shù)相比,其測定微量組分時的精確度較高但分析過程中有時會出現(xiàn)基線漂移、信號的交疊干擾以及樣品和標(biāo)樣老化,這些會顯著干擾分析結(jié)果而且,由于生物柴油試樣中含有羥基和羧基化合物,因此傳統(tǒng)的GC分析前要對試樣進(jìn)行硅烷化處理。
盡管該過程提高了色譜的分離效果,但也延長了分析時間基于以上原因,人們在生物柴油分析過程中經(jīng)常對GC進(jìn)行改進(jìn)和革新,或者使之與其它分析方法聯(lián)用,以期相互彌補(bǔ)目前比較成功的聯(lián)用技術(shù)包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)、液相色譜/高效液相色譜-氣相色譜聯(lián)用(LC-GC,HPLC-GC)、氣相色譜-紅外光譜聯(lián)用(GC-IR)、薄層色譜-氣相色譜聯(lián)用(TLC-GC)等。
GC在焦化分析領(lǐng)域中的應(yīng)用我國是富煤、少氣、缺油的國家,煤焦油的綜合利用具有重要的意義在焦化工業(yè)分析領(lǐng)域,氣相色譜技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,應(yīng)用范圍涉及煤氣、粗苯、焦油加工產(chǎn)品、焦化廢水等方面近年來,隨著焦化工業(yè)的發(fā)展,焦化工業(yè)分析除了傳統(tǒng)的煤質(zhì)、焦炭、煤氣等分析外,煤氣回收系統(tǒng)的粗苯、貧油、富油等,焦油加工系統(tǒng)的煤焦油、三混油、洗油、蒽油以及部分精加工產(chǎn)品,廢水中酚及苯系物等都能通過氣相色譜技術(shù)加以分析。
1、煤氣分析煤氣分析主要包括煤氣主組分的含量的常規(guī)分析,煤氣中H2S含量分析,萘含量的分析等煤氣H2S分析采用國標(biāo)方法(GB12211-90)中碘滴定法或亞甲基藍(lán)分光光度法,該法分析時間長,較繁瑣2、焦油深加工產(chǎn)品的氣相色譜分析
近年來,焦油加工除提取工業(yè)萘外,深加工發(fā)展方興未艾,許多廠家陸續(xù)開展了工業(yè)苊、β-甲基萘、異喹啉、粗蒽等產(chǎn)品的提純和深加工,相應(yīng)地也開展了這些項目的氣相色譜分析3、焦化環(huán)保氣相色譜分析焦化廢水常用化學(xué)分析法分析,隨著氣相色譜的普及和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展,部分科技人員開發(fā)了相關(guān)污染物的氣相色譜法。
氣相色譜分析技術(shù)革新“快速氣相色譜分析”是指在常規(guī)的儀器設(shè)備上和通常的實驗操作條件下,在較短的時間內(nèi)完成氣相色譜分析的實驗過程通常,氣相色譜分析速度的明顯加快可以通過調(diào)整實驗參數(shù)獲得,不過一般是以分辨率的降低和樣品的柱負(fù)載量的下降為代價的。
然而,通過選擇合適的柱子和進(jìn)樣條件,可以使上述問題降至最小應(yīng)用該技術(shù),氣相色譜分析一個常規(guī)樣品的時間可從30~60min縮短至幾分鐘甚至幾秒鐘要實現(xiàn)快速氣相色譜就要使用內(nèi)徑要細(xì)、長度要短的色譜柱,目前許多研究者都是使用細(xì)內(nèi)徑短毛細(xì)管柱進(jìn)行快速氣相色譜分析。
在色譜聯(lián)用儀中,氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)是開發(fā)最早的色譜聯(lián)用儀器由于從氣相色譜柱分離后的樣品呈氣態(tài),流動相也是氣體,與質(zhì)譜的進(jìn)樣要求相匹配,最容易將這兩種儀器聯(lián)用,而且氣-質(zhì)聯(lián)用法綜合了氣相色譜和質(zhì)譜的優(yōu)點,彌補(bǔ)了各自的缺陷,因而具有靈敏度高、分析速度快和鑒別能力強(qiáng)的特點,可同時完成待測組分的分離和鑒定,特別適用于多組分混合物中未知組分的定性和定量分析,判斷化合物的分子結(jié)構(gòu);準(zhǔn)確地測定化合物的分子量。
我們的實驗室中也有氣-質(zhì)分析儀器,了解其用途及分析方法對今后的實驗具有很大的幫助氣相色譜技術(shù)在化學(xué)分析中的應(yīng)用已相當(dāng)普及,涉及氣相色譜分析的各個行業(yè)已經(jīng)構(gòu)建起了一個相對較為完整的分析體系氣相色譜技術(shù)的發(fā)展已漸趨成熟,基礎(chǔ)性的創(chuàng)新成果十分有限,但技術(shù)性的進(jìn)步一直在進(jìn)行著,尤其是與行業(yè)相關(guān)的應(yīng)用性研究不斷涌現(xiàn)。