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使用带微板流路控制的气相色谱分析异戊二烯中微量杂质

更新时间:2016-07-05

本实验中异戊二烯即2-甲基-1,3-丁二烯,是由乙烯裂解装置裂解后的碳五组分,经精馏、溶剂抽提后得到。原料中碳五杂质较多。此物料是作为生产异戊二烯橡胶用的聚合级原料,对杂质含量要求很低(<3mg/kg),因此异戊二烯中微量杂质含量是关键指标,必须能够准确快速的定量。异戊二烯含有的主要微量杂质有2-丁炔、环戊二烯、反-1,3-戊二烯、顺-1,3-戊二烯、2-甲基-1-烯-3-丁炔(异戊烯炔)和1-戊炔。若采用单一色谱柱,即便是低温色谱,初温17℃也无法将所有杂质组分与干扰组分分离,无法进行定量。国内一般采用不同极性填充柱,使用六通阀多次进样,每次进样采用不同的切阀时间来得到某种或某几种组分的分离,分析时间长,死体积大,某些杂质组分分离效果差,保留时间不稳定等缺点。本实验采用带有带微板流路控制系统(Deans Switch)的色谱仪一次进样,无死体积的多次分段切割,具有分离度好、分析时间短、保留时间稳定性好的特点,能够准确定量异戊二烯中的微量杂质。因Deans Switch气相色谱仪的色谱柱的确定和安装,以及切割时间的确定是建立此分析的关键难点,本文重点讨论这两个方面。

生姜皮 生姜皮为生姜的外皮,辛凉力缓,和脾利水,善治水肿、小便不利,常配茯苓皮、桑白皮、大腹皮等治各种水肿,起利水消肿作用。

1 实验部分

1.1 仪器

气相色谱仪:Agilent 7890B,带Deans Switch系统、S/SL进样口、双氢火焰检测器;

数据处理系统:Agilent GC chemstation C.01.05。

植物在园林中占据主导地位,通常在园林绿化的植物配置中都采用乔灌草结合的配置方式。根据不同的园林应用形式将鸿图嶂山地的野生观赏植物进行分类,按用途分类可分为行道树、园景树、花坛花境植物、地被植物、垂直绿化植物、盆栽植物、湿生植物。

1.2 材料及试剂

智能建筑最明显的功能是自动安全报警。对于报警系统来说,最重要的是及时。如果某事发生了一段时间,如果警报被重复,很容易造成损失。在此基础上,可以通过ST8100软件中的爆炸性订阅分配策略来实现。该策略主要允许相应区域分别接收报警订阅信息。如果前端设备发出警报,相应的警报信息可以传输到ST8100平台,相关信息由报警系统自动管理。

试剂:环戊二烯。环戊二烯常温即自聚,须使用双环戊二烯加热分解制得,保存在-10℃以下,标样要现用现配。

图1为 Deans Switch阀路图,首先确定了预柱的柱流量2.0mL/min分离效果最好,分析柱的柱流量要一般为预柱的2~3倍,设定为3.5mL/min,根据预柱和分析柱的柱长和柱内径,以及载气(N2)类型,计算阻尼柱流量3.5mL/min时阻尼柱的柱长和柱内径,注意要考虑膜厚对柱内径的影响,计算时按实际柱内径计算。按选择最细柱内径的原则,同时柱长最短不短于0.1m,计算得出阻尼柱规格0.6m*0.10mm。

氮气:高纯气体,纯度大于99.99%;进仪器前必须进行脱氧和脱烃处理。

空气:进仪器前必须进行脱水、脱烃处理。

D-AA混合物2组的生物膜总生物量与阴性对照组相比无统计学差异(P>0.05)(图2d);其生物膜抑制率仅为1.90%(表1)。

1.3 色谱操作条件(表1)

表1 典型色谱操作条件

项目参数分析柱固定相Al2O3,Na2SO4改性,毛细柱,50m∗032mm∗8μm,柱流量35mL/miin预柱聚甲基硅氧烷毛细柱,50m∗032mm∗052μm,柱流量2mL/miin阻尼柱脱活熔融石英管,06m∗010mm∗0μm,柱流量35mL/miin前进样口200℃,分流比15∶1,压力284psi

续表1

项目参数检测器250℃,氢气流量350mL/min,空气流量4000mL/min柱箱温度初始温度35℃,保持10min,再以10℃/min速率升温至180℃,保持20min辅助压力379psi

1.4 确定色谱柱

(1) 选择聚甲基硅氧烷毛细柱(50m*0.32mm*0.52μm)作为预柱,按沸点对样品进行预分离。

以异戊二烯为底,配制含微量杂质的混合标样或购买标准样品(注意环戊二烯需现用现配),自动进样器进样,得到色谱质量校正因子,外标法定量。

(3) 确定阻尼柱的规格。

试剂:异戊二烯、3-甲基-1-丁烯、异戊烷、1,4-戊二烯、2-丁炔、1-戊烯、2-甲基-1-烯-3-丁炔(异戊烯炔)、2-甲基-1-丁烯、 正戊烷、苯、反-2-戊烯、顺-2-戊烯、2-甲基-2-丁烯、反-1,3-戊二烯、顺-1,3-戊二烯、环戊烯、环戊烷、1,3-戊二烯。纯度要求色谱级,用来配制与样品接近浓度的标准样品(或直接购买标准混合样品,在配制以异戊二烯为底的混合样品时,标样中要配有阻聚剂)。

经过数字信号和信号系统课程相关理论学习,引入MATLAB应用案例教学,能够加深对快速傅里叶变换的理解程度,特别是在快速傅里叶变换对信号频谱分析的过程中,能够加深理论的理解,将实践和理论有效的结合。例如在给求给定的高斯序列的频谱,绘制时域波形及频谱图,并简要分析其频谱的特点。高斯序列信号如式1所示。

氢气:高纯气体,纯度大于99.99%;进仪器前必须进行脱氧和脱烃处理。

图1 Deans Switch阀路图

1.5 色谱柱的安装和配制

按图2安装预柱、分析柱和阻尼柱。

图2 色谱柱安装视图

安装完毕后,在工作站中正确配置各柱的参数(柱长、柱内径、柱膜厚、载气、载气流量和连接位置等)。

1.6 切割时间的确定

(2)按表1设定仪器典型条件,或者能够达到同等分离效果的其他条件也可。阀OFF,进样分析,所得色谱图见图3,各组分在预柱上的保留时间见表2。

(1)使用粗异戊二烯样品(样品含有所有干扰组分和考察组分),也可以用与样品组分接近的标样进样分析。预柱的各组分保留时间的如果发生改变,会得出错误的分析结果。要求每次预柱各组分的保留时间的偏差最好不超过0.01min。因此对仪器流量控制系统的稳定性要求很高,保留时间重复性< 0.001 min.,同时需要使用自动进样器进样。

按表3设定的阀事件,进样分析,被切到分析柱上的组分分离后得到谱图4。

图3 阀OFF时 FIDB上的色谱图 1.2-丁炔;2.异戊烯炔;3.异戊二烯(掩盖2甲基-1-丁烯、正戊烷和反-2-戊烯);4.1-戊炔;5.顺-2-戊烯;6.2-甲基-2-丁烯;7.反-1,3-戊二烯;8.环戊二烯+顺-1,3-戊二烯 A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2关键组分峰积分起至时间(作为阀事件得切割时间)

表2 各组分在预柱上的保留时间

组分名称2⁃丁炔异戊烯炔异戊二烯1⁃戊炔顺⁃2⁃戊烯2⁃甲基⁃2⁃丁烯反⁃1,3⁃戊二烯环戊二烯+顺1,3戊二烯保留时间(min)85768714966898289922101341024010810

(3)设定阀事件(表3)

表3 VALVE 事件

VALVE事件A1A2B1B2C1C2D1D2时间(min)84088597299010151037107151110Valve#1ONOFFONOFFONOFFONOFF

如图3所示,阀OFF时,样品全部进入预柱,在FIDB上出峰。根据各组分出峰情况,将考察的微量杂质组分2-丁炔、异戊烯炔、1-戊炔、反-1,3-戊二烯、环戊二烯和顺-1,3-戊二烯通过多次切割至分析柱上,在FIDA上出峰。因Deans Switch可实现无死体积切割,阀关、闭时间可按照色谱图上出峰时间,设定为保障杂质组分完全出峰的前提下最小切割时间。同时考虑异戊二烯和环戊二烯在分析柱上邻近出峰,所以在分析柱上一定要有异戊二烯峰,以确保环戊二烯不会被定错峰。

各杂质组分在分析柱上的保留时间见表4。

图4 运行阀事件时 FIDA上的色谱图 1.2-丁炔;2.未知物;3.异戊二烯;4.环戊二烯;5.顺-1,3-戊二烯;6.反-1,3-戊二烯;7.异戊烯炔;8.1-戊炔

表4 各杂质组分在分析柱上的保留时间

组分名称2⁃丁炔未知物异戊二烯环戊二烯顺1,3戊二烯反⁃1,3⁃戊二烯异戊烯炔1⁃戊炔保留时间(min)2620526353270822716022827229402662931302

1.7 定量

(2) 选择Al2O3,Na2SO4改性毛细柱(50m*0.32mm*8μm)作为分析柱,对主要是二烯烃或炔烃的微量杂质有较强吸附,能够将与其沸点接近的其他单烯烃和烷烃分离。

(5)矿区内现有小煤矿主要分布在地质构造比较复杂的区域,小煤矿的井田边界及开采标高影响大矿井田边界确定。小煤矿开采活动对矿区规划实施有一定的制约作用。

2 结果和讨论

2.1 结果

色谱柱的确定和安装,以及阀事件的确定是建立此方法的难点,在实验部分已经进行了阐述,并对色谱柱进行了确定和计算,以及阀事件的确定。

2.2 精密度

按实验方法测定异戊二烯样品,计算各微量杂质的平均值和相对标准偏差,结果表5。

脑卒中在中医上属于中风的范畴,是脏腑内阴阳失调从而引起气逆血乱、冲犯脑脉所造成的,在西医上认为是大脑血液循环系统的疾病,具有发病率高、复发率高、死亡率高、致残率高等特点,是危害人类健康的重要疾病[1] 。相关研究发现康复治疗有助于脑卒中患者降低致残率,提高患者的生活质量。温针是将艾灸与针刺相结合的一种治疗方法,艾绒的燃烧产生的热量沿针身传入患者的体内,使瘀阻的经络通畅,改善脑组织血液循环,缓解缺氧缺血状态,减轻和修复患者脑神经细胞的损害从而达到治疗的目的[2] 。

表5 精密度试验结果(n=8)

组分2⁃丁炔环戊二烯顺1,3戊二烯反⁃1,3⁃戊二烯异戊烯炔1⁃戊炔平均值(mg/kg)288816291211RSD(%)1664976923681013181

由表5 可见,除异戊烯炔和1-戊炔由于含量较低,精密度较低外,其余组分精密度均较高。

3 结 论

根据实验及数据分析,用带微板流路控制系统(Deans Switch)的气相色谱仪,进行无死体积的多次分段切割,可准确定量异戊二烯中微量杂质,且分析时间较短,给工艺生产调整提供了及时、准确的分析数据。

参考文献

[1]Q/SH 3045 .039-2012工业用异戊烯纯度和烃类杂质含量的测定.

孙枫,文金川,王要青,王文祥,郭功成
《分析仪器》 2018年第02期
《分析仪器》2018年第02期文献

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