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工业甲醇中微量三甲胺的气相色谱测定

作者:小T来源:泰特仪器日期:2018-09-17

气相色谱仪是一种对混合气体中各组成成分进行 分析检测的高精密度科学仪器,以氮气、氢气、氦气、氩气等气体为载气,对混合气体中的各种成分进行定性和定量分析。以下由武汉泰特沃斯科技有限公司色谱技术人员主要介绍工业甲醇中微量三甲胺的气相色谱测定。武汉泰特沃斯科技有限公司,总部位于中国武汉,是国内领先的色谱分析系统供应商,立足于色谱行业已有十余年,旗下主要包括GC2030系列在线气相色谱分析仪及其配套设备。广泛应用于石油化工、科研教学、环境监测、食品医药安全、高纯气体行业、生命科学、司法鉴定等领域。

以煤为原料生产甲醇时,由于在高温高压下进行,会发生一定的副反应,生成三甲胺(TMA)等副产物,虽经过精馏,但在精甲醇中仍存在一定量的TMA。TMA是造成甲醇制丙烯(MTP)催化剂使用寿命短和失活的毒物,因此严格控制甲醇中的TMA含量,对MTP催化剂极其重要。

1试验仪器与试剂

气相色谱仪,安装有氮磷检测器(NPD)和分流/不分流进样系统;毛细管柱(30 m×0.53 mm×1.0 μm);色谱工作站;5μL注射器;自动进样器,进样量2 μL;高纯氦气作载气,纯度大于99.999%;高纯氢气作燃气,纯度大于99.999%;空气作助燃气,经硅胶及5 A分子筛干燥、净化;尾吹气为高纯氮气,纯度大于99.999%。

无TMA甲醇,色谱纯,用15 mL的1 mol/L H2SO4处理2 L的甲醇(分析纯),然后进行精馏,使用中间馏分作为TMA分析试验的溶剂;盐酸三甲胺作标准物质,纯度98.0%。

2 标准曲线绘制

准确称量1.305 0 g(称准至0.1 mg)的盐酸TMA,放入1 000 mL容量瓶中,用水稀释到刻度,混合均匀。此溶液为791 mg/L的TMA水溶液A。

用移液管移取1.00 mL TMA溶液A,放入1 000 mL容量瓶中,该瓶中装有不含TMA的甲醇。用无TMA甲醇稀释到刻度,混合均匀,制成TMA质量分数为1 000×10-9的甲醇溶液B。冷藏保存,该溶液可稳定6个月。

用移液管移取50.00 mL溶液B,放入100 mL容量瓶中,用无TMA甲醇稀释到刻度。制成500×10-9的TMA标准溶液C。

在0到5号干燥洁净的100 mL容量瓶中,分别加入以下数量的TMA标准溶液C:0 mL、5.00 mL、10.00 mL、20.00 mL、50.00 mL和75.00 mL,用无TMA甲醇将每个容量瓶定容,塞好并充分混合。配制成TMA质量分数为0、25×10-9、50×10-9、100×10-9、250×10-9、375× 10-9的甲醇溶液。

3 样品测定

用自动进样器,从工业甲醇样品中取2 μL进样3次,根据TMA的平均峰面积,从标准曲线上即可得出样品中TMA的浓度。

4 色谱分析条件的确定

4.1 色谱定性

采用已知物增加峰高法进行色谱定性,具体方法为:在得到甲醇样品的色谱图后,在此甲醇样品中加入一定量的已知标准物质盐酸三甲胺,然后在同样的色谱条件下,作已加标准物质的甲醇样品色谱图。对比两张色谱图,发现峰高增高了,则此峰就是加入的已知TMA的色谱峰。

采用这一方法,可避免由于载气流速的微小变化对保留时间的影响,从而影响定性分析的结果。

4.2 进样口温度

为了使样品能够瞬间气化,一般将进样口温度设定的比待测组分中最高沸点温度高30℃,根据柱箱温度设定值120℃,通常检测器温度>进样口温度>柱箱温度,因此,将进样口温度设定为150℃。

4.3 载气流量的影响

载气流量过高,热离子源表面温度降低,峰面积响应值降低;载气流量过低,既不利于被测组分富集,又使峰面积响应值降低,也延长了保留时间,降低了分析速度,所以须通过试验,选定最佳值。通过试验,在其他色谱条件不变的情况下,载气流量为4 mL/min时,峰面积达到最大值,因此,选择载气流量最佳值为4 mL/min。

4.4 尾吹气流量

为保证NPD在高灵敏度状态下工作及消除NPD死体积的柱外效应所产生的色谱峰谱带展宽,毛细管色谱柱需采用尾吹气,为降低生产成本,尾吹气选用高纯氮气,流量设为10 mL/min。

4.5 进样量及分流比

对于毛细管气相色谱来说,分流进样是其首选的进样方式,进样量与分流比是相互影响的,既要保证色谱峰型完好,又要保证毛细管柱的样品容量不超载,考虑到测定的TMA质量分数为×10-9级,因而选择进样量为2 μL,分流比为1:20。

本文介绍了一种分析甲醇中微量三甲胺的方法,通过试验,确定出色谱操作条件:柱温120℃,检测器温度250℃,进样口温度150℃,载气(氦气)流量4.0 mL/min,尾吹气(氮气)流量10 mL/min,氢气流量2.0 mL/min,空气流量140 mL/min,热离子源加热电流1 pA,进样量2 μL,分流比1:20。在选定的色谱操作条件下,最低检出限为10×10-9,线性范围为0~375×10-9,相对标准偏差在5.3%~9.2%,回收率在95.2%~104.0%。生产运行表明,采用该法对生产的甲醇中三甲胺进行监控分析,MTP催化剂未发生失活,所生产的丙烯产品质量稳定。

选择适宜的色谱操作条件,对工业甲醇中微量TMA测定非常重要。载气流量、氢气流量、空气流量、NPD专属检测器及热离子源加热电流对其检测灵敏度影响较大。

 



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