基于非衍生氣相色譜法對冰醋酸中甲酸的高效測定

張丹丹

大慶油田化工集團有限公司醋酸分公司化驗車間成品化驗，黑龍江大慶 163000

工業冰醋酸的主要生成方法是采用甲醇低壓羰基化法或者甲醇高壓羰基合成法，由于生產中主要是基于甲醇的合成方式，合成產物中或多或少會參雜有一些甲醇的殘留，所以甲醇便成為了冰醋酸中的主要雜質。因此，檢驗冰醋酸的純度主要就是對甲酸含量進行分析與測定。目前對微量甲酸的測定主要是采用離子色譜法、氣相色譜法以及氣相色譜/熱導檢測法(TCD)等方法，其最大缺點就是操作步驟冗繁、效率低、耗時非常多，無法滿足一些特殊客戶的要求。

0 引言

色譜分析法的最大優點是：分離效率好、靈敏度高、測定速度快。一般在十幾分鐘就可以完成，并且效果較好，所以適合在大批量工業生產環境中使用。

氣相色譜法是指用氣體作為流動相的色譜法。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣品組分在流動相和固定相之間可以瞬間地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質很多，因此氣相色譜法是一個分析速度快和分離效率高的分離分析方法。

色譜柱原理簡單的說就是相似相溶原理，流動相的組分和色譜柱內填料的組分結合時間不同，那么各成分就會先后的從色譜柱出來，達到分離效果。其次是檢測器，現在一般廠家都采用高靈敏度檢測器。所以，檢測這些物質時不應使用氫火焰離子化檢測器（FID）技術。有機物質在兩相之間發生的溶解和揮發的過程，稱分配過程。

1 理論原理準備

1）氣相色譜是一種以氣體為流動相的柱色譜法，根據所用固定相狀態的不同可分為氣-固色譜（GSC）和氣-液色譜（GLC）。

當多組分的混合樣品進入色譜柱后，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，經過一定時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，最先離開色譜柱進入檢測器，而吸附力最強的組分最不容易被解吸下來，因此最后離開色譜柱。如此，各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記錄下來。根據色譜流出曲線上得到的每個峰的保留時間，可以進行定性分析，根據峰面積或峰高的大小，可以進行定量分析。

當分配過程平衡時，物質在兩相中的濃度比稱分配系數K，表示為：

因為固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，從公式1中可以計算出不同物質在兩相間具有不同的分配系數。

2）實驗儀器：島津GC-14B氣相色譜儀數據處理機：C-R6A2色譜柱的選擇由于冰乙酸中甲酸含量較低，甲酸的酸性及吸附性較強，響應值較小。氮氣（純度99.99%），氫氣（純度99.9%），空氣，甲酸，冰醋酸。

3）色譜條件：柱溫130℃，汽化室溫度220℃，氮氣流量40mL/min，柱流量1.5mL/min，分流比25：1

2 實驗結果分析

2.1 檢測器的選擇

對檢測器的要求是：靈敏度高，線性范圍寬，重現性好，穩定性好，響應速度快。氫火焰離子化檢測器（FID）檢測器原理是將含碳的有機物裂解為*CH自由基，然后*CH與分子或激發態原子氧反應，生成CHO+和e-，形成的CHO+與水分子碰撞形成H3O+，化學電離產生的離子（CHO+，H3O+）和電子（e-）在外加電場作用下向兩極移動而產生微電流。根據這個原理，不同的化合物所產生的響應信號是不一樣的。因為甲酸中含碳量高，在FID檢測器上信號響應弱，不適合甲酸測定。氣相色譜法以及氣相色譜/熱導檢測法（TCD）也有同樣的問題。

但是甲酸在電子捕獲檢測技術(ECD)上有較好的響應，所以ECD對甲酸的靈敏度可以滿足冰醋酸中微量的甲酸準確快速測定的要求，此法無需衍生可直接進樣檢測。從檢測圖中可以得出ECD比FID對甲酸有更好的響應效果。

2.2 測量結果的分析

從檢測圖中可以看出甲酸峰值與冰醋酸以及冰醋酸中其他雜質互不干擾，有比較好的分離度，所以分離效果相對較好。

2.3 校正因子的測定

由于電子捕獲檢測器的響應值和校正因子與許多操作參數都有關，并且檢測器對不同物質的響應值也不同，為使其能夠準確地反映待測組分的含量，就必須先用已知量的待測組分測定在所用色譜條件下的峰面積，這樣就可以準確計算定量校正因子。相對校正因子值只與被測物和標準物以及檢測器的類型有關，而與操作條件無關。

式中：fi為甲酸與內標物的質量相對校正因子；As為內標物的峰面積； mi為甲酸標準樣品的質量；Ai 為甲酸的峰面積。

即該組分的相對校正因子為組分與標準物質的絕對校正因子之比。

2.4 方法的精準確度

準確度是測量的系統誤差和隨機誤差的綜合，是表示在一定條件下，多次重復測定所得的平均值與真值的接近程度。選擇測定方法，首先要求其準確度優于規定的誤差要求。對方法準確度的評價是相對的。同一方法，對某種誤差要求來講，準確度非常高。

稱樣的相對不確定度是由稱量過程中人員和天平本身影響而導致的；體積的相對不確定度是由人員、溫度和量具本身影響；標準溶液校準的相對不確定度是由工作曲線的非線性、標準溶液的不確定度影響；前處理影響因子的相對不確定度是由儀器不穩定性、前處理和其他因素影響。

3 結果對比

在選擇色譜柱時，甲酸必須在乙酸前出峰，且不拖尾，重復性要好，最小檢出量小，容易滿足國內廠家要求。本文方法優于其他化學法的測定值，有較高的準確度和參考價值。

[1]熊合中，李昌，陳帆，紀晶.化工標準化與質量監督，1999.

[2]張星海，陸旋.基礎化學分析方法[M].化學工業出版社，2011

[3]工業冰乙酸 GB 1628-1989.

[4]工業冰乙酸試驗方法 GB/T 1628.2～1628.7-2000.