分析苯中噻吩氣相色譜儀的改造和應(yīng)用

王健 魏惠敏

摘要：本單位負(fù)責(zé)公司石油苯產(chǎn)品分析，其中噻吩的分析檢驗為關(guān)鍵項目。根據(jù)GB/T 3405-2011《石油苯》規(guī)定，石油苯-545中噻吩含量要求不大于0.6mg/kg。本單位目前使用的氣相色譜儀分析精度低，不能有效反映產(chǎn)品質(zhì)量。通過對現(xiàn)有色譜分析儀進(jìn)行改造，節(jié)省了新儀器采購費用，并滿足了石油苯的高精度分析需求。

關(guān)鍵詞：苯中噻吩 ?氣相色譜儀 ?改造

一、前言

噻吩是一種硫醚類雜環(huán)化合物，天然存在于石油中，性質(zhì)與苯相似，能發(fā)生烷基化、磺化、硝化、鹵化、氰化、氯甲基化等取代反應(yīng)。噻吩常溫下是一種無色、有惡臭、能催淚的液體，其芳香性僅略弱于苯?，F(xiàn)有的工業(yè)脫硫技術(shù)可有效脫出非噻吩類硫化物，但卻很難脫出噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物[1]。目前脫除噻吩類硫化物的方法主要是硫酸洗滌法和催化加氫法，噻吩含量過高會影響后續(xù)加工脫硫成本，并且會造成環(huán)境污染，設(shè)備腐蝕等問題[2]。在GB/T 3405—2011《石油苯》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，石油苯-545的噻吩含量不大0.6mg/kg，并要求使用氣相色譜儀進(jìn)行分析。

二、儀器改造

GB/T 3405—2011《石油苯》標(biāo)準(zhǔn)中要求分析石油苯中噻吩含量時，需按照標(biāo)準(zhǔn)ASTM D4735和標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1685進(jìn)行分析，其中標(biāo)準(zhǔn)ASTM D4735為仲裁方法。在ASTM D4735 《2019苯中微量噻吩測定的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》中規(guī)定，氣相色譜儀使用FPD檢測器或PFPD檢測器進(jìn)行分析。經(jīng)與主要色譜廠家咨詢，新購置符合要求的氣相色譜儀，需要費用較大。本單位決定通過設(shè)備改造的方式，解決氣相色譜儀不滿足分析需求的問題。

2.1改造方案的確定

確認(rèn)對一臺賽默飛世爾公司的1300型氣相色譜儀進(jìn)行改造，按照ASTM D4735 《2019苯中微量噻吩測定的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》要求，還需購置分流不分流進(jìn)樣口模塊、FPD檢測器模塊、毛細(xì)管色譜柱等配件才能完成改造。

2.2改造方案的實施

需要安裝的分流不分流進(jìn)樣口模塊，必須具備電子壓力和流量控制功能，其中電子壓力控制可設(shè)定范圍為0-1000 kPa ，流量精度不低于0.001Psi，溫度范圍50℃～400℃，最大分流比可設(shè)定在12500：1。同時在進(jìn)樣口配置冷頂部設(shè)計，保證在進(jìn)樣口設(shè)定300℃時，進(jìn)樣口頂部溫度不超過100℃。并且采用可拆卸式腔體設(shè)計，將進(jìn)樣口的內(nèi)壁設(shè)計成一獨立部件，在極短的時間內(nèi)將其取出。最后考慮日常維護(hù)要求，可通過高溫烘烤、微波超聲、溶劑浸泡等有效的方式進(jìn)行獨立維護(hù)，使其恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。FPD檢測器模塊的進(jìn)樣口火焰光度最高操作溫度，基座可設(shè)定為450 ℃，檢測池可設(shè)定為200℃。毛細(xì)管色譜柱選擇為TR-WAX GC 柱，規(guī)格為60m x 0.32mm ，膜厚0.5μm。

在以上三個配件安裝完成后，開機(jī)升溫加熱檢測器，點火后觀察信號穩(wěn)定。隨后手動進(jìn)行噻吩樣品分析，在峰形正常后，開始繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

三、改造后的調(diào)試

3.1實驗條件的確定

對賽默飛世爾1300型氣相色譜儀按照標(biāo)準(zhǔn)所推薦的條件設(shè)定參數(shù)，經(jīng)過對標(biāo)樣及樣品的出峰時間、峰形圖對比得到的最佳操作條件如表1。

3.2定性及定量分析

3.2.1定性實驗

在上述最佳操作條件下，用99%噻吩標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)樣0.2μL，所得上述最佳操作條件下譜圖如圖1所示。

從圖中可以看出，在9.747min時出一明顯峰，確定為噻吩峰。

3.2.2定量實驗

3.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)溶液

采購天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所濃度為0.00、0.2、0.3、0.4、0.65、0.87、1.75、4.35mg/kg 的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其中溶劑為無噻吩苯。按著方法ASTM D4735-2019《氣相色譜法測定苯中微量噻吩的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》上標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法及比例，稱取0.0380g噻吩和435.6g無噻吩苯，配制母液及各濃度標(biāo)液，質(zhì)量及配制濃度如表2所示。

3.2.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

對購買的標(biāo)樣按照每個濃度進(jìn)樣三針，取平均值進(jìn)行曲線繪制，得到一元線性方程：y=0.4027x-0.0205，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2。

3.3重復(fù)性考察

采取實際配合分析的樣品進(jìn)行重復(fù)性數(shù)據(jù)考察，數(shù)據(jù)見表3。

由表6數(shù)據(jù)可見，10組樣品中9組測定結(jié)果符合ASTM D4735-2019《氣相色譜法測定苯中微量噻吩的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》中的重復(fù)性要求。

四、結(jié)論

在1300型氣相色譜儀改造調(diào)試后，對樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行考察，表明儀器性能良好，測定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)精密度要求，可配合生產(chǎn)分析。通過氣相色譜儀改造，可以在節(jié)省費用的基礎(chǔ)上滿足分析需求，是一項有效的設(shè)備使用方式?？梢酝ㄟ^改造的方式繼續(xù)拓展設(shè)備功能，挖掘儀器使用潛能。

參考文獻(xiàn)

[1]張紅星，模型油中噻吩類硫化物的氧化和吸附脫硫方法研究[D].[博士學(xué)位論文]，北京：北京化工大學(xué)，2012.

[2]牛樂朋，焦化苯中噻吩類硫化物脫除技術(shù)研究進(jìn)展[J].合成纖維工業(yè)，2019（5）：64-68.

[3]王彤，微機(jī)在色譜檢測器信號輸出衰減中的控制[J].分析測試技術(shù)與儀器，1998（4）：166-168.