二氧化碳中環氧乙烷和乙醛分離色譜柱的選擇

邊魯寧，王 崇

(中昊光明化工研究設計院有限公司，遼寧大連 116031)

乙醛和環氧乙烷為同分異構體，性質極為相似，環氧乙烷:沸點10.8℃，乙醛:沸點20.8℃，均為極性分子，在氣體分析中氣相色譜的應用最為普遍、廣泛，但其在氣相色譜上分離困難，而在質量控制中將其分別檢測定性、定量又因標準、客戶、產品質量等一系列原因被需要，食品級二氧化碳國家標準中，分別對乙醛和環氧乙烷的技術指標做出了要求，因此成功的分離乙醛和環氧乙烷成為檢測其指標的前提。

而二氧化碳中會存在其他雜質，可能對分離產生一定的影響，因此在研究乙醛和環氧乙烷分離的同時，也要考慮其與其他雜質的互不干擾。色譜柱可分為填充柱和毛細柱兩大類，如選用毛細管柱，雖可以達到分離目的，但難以滿足檢出限的要求。因此考慮到既要達到分離的目的同時保證其靈敏度，本文選擇填充柱作為研究對象，并以干擾少的非通用型氣相色譜檢測器FID作為研究載體。關鍵的技術問題既填充柱的選擇。

1 填充柱的分類及應用范圍

填充柱的分類及應用范圍詳見表1。

2 填充柱選擇范圍的確定

環氧乙烷和乙醛均屬于含氧有機物。鑒于表1中列舉的固定相種類，適用范圍縮小到固體固定相中多孔聚合物和液體固定相中適用于氣體及低沸點組分分析的固定液(聚乙二醇)。在實驗過程中，選取其中具有代表意義的色譜柱進行。

1.多孔聚合物選取GDX系列和Porapak系列;

2.液體固定相選取了聚乙二醇系列。

3 實驗

實驗儀器和設備:GAS-D03D氣相色譜儀，配有FID檢測器，中昊光明化工研究設計院有限公司生產。

進樣器:2.5mL注射器，上海醫用激光儀器廠。

表1 填充柱分類及應用范圍Table 1 Packed column classification and application scope

標準氣體:二氧化碳底氣乙醛、環氧乙烷、甲醇等多組分含氧有機物標準氣，中昊光明化工研究設計院有限公司生產，相對不確定度6%。

以氫火焰離子化(FID)氣相色譜作為基體，由于FID靈敏度高，只針對碳氫化合物響應，可有效的去除二氧化碳中其他非碳氫化合物的干擾。

氣相色譜的出峰保留時間、分離度、靈敏度和載氣流速及柱箱溫度有著密不可分的關系，降低柱箱溫度，調慢載氣流速，雖然會使保留時間拖延，但同樣也會導致峰拖尾，峰型不對稱，靈敏度損失等問題，而不同的色譜柱由于其阻力、內徑等的差異，因此，最佳的流速和溫度配比不能一概而論，本實驗在保證靈敏度的前提下，通過固定流速調節柱溫和固定柱溫調節流速的方法，得出了下列不同柱子最佳條件的譜圖。

3.1 多孔聚合物

多孔聚合物固定相由于其自身的極性和物理性質差異，存在很多種類，不同物質在其上的出峰順序，主要由該物質的沸點以及極性決定。前期實驗中，分別選取了不同極性的柱子進行(強極性、中極性、弱極性、非極性)，結果發現非極性和弱極性的多孔聚合物對其分離的效果要遠優于強極性的。因此選擇非極性的GDX-104(見圖1)和弱極性的Porapak-P(見圖2)。

圖1 GDX-104出峰順序Fig.1 The peak order on GDX-104

圖2 Porapak-P出峰順序Fig.2 The peak order on Porapak-P

3.2 液體固定相

聚乙二醇系列選擇聚乙二醇20 M，聚合質量數大的色譜柱相對質量數小的，具有老化穩定性好，雜質峰少的特點，適合痕量分析(見圖3)。

圖3 聚乙二醇出峰順序Fig.3 The peak order on Polyethylene glycol(peg)20M

4 結論

綜上所述，二氧化碳中乙醛和環氧乙烷易受氯乙烯，甲醇的干擾，圖1雖然乙醛和環氧乙烷分離好，但環氧乙烷和氯乙烯分離度差，圖2三者能達到一定的分離度，而圖3的聚乙二醇柱子分離效果不理想。因此多孔聚合物柱子可以達到分離的效果，而在痕量分析中，多孔聚合物一類色譜柱，恰恰滿足了靈敏度高，雜質峰少，柱效穩定等需求，因此在日后的科研工作中，可更全面的定向研究多孔聚合物對乙醛和環氧乙烷的分離作用，甚至可以兩柱結合使用，以達到更好的分離效果。

邊魯寧，女，碩士，畢業于遼寧石油化工大學，2007年于中昊光明化工研究設計院有限公司化學工業氣體質量監督檢驗中心工作至今。