硝基苯及雜質(zhì)含量測定方法的建立

王得忠+宇麗華+牛藝霖+趙青

摘 要：采用毛細管柱氣相色譜分離技術(shù)，對硝基苯中各組分進行分離，用FID檢測器進行檢測，用標準樣品的保留時間與樣品中色譜峰保留時間相對照的方法定性，峰面積外標法定量，進行硝基苯中各組分含量氣相色譜法快速測定的方法研究。

關(guān)鍵詞：毛細管柱；硝基苯；FID檢測器；外標法

0 前言

硝基苯是重要的染料、醫(yī)藥中間體，主要用于制取苯胺、聯(lián)苯胺、偶氮苯。目前硝基苯生產(chǎn)工藝路線主要有：泵式硝化工藝、等溫硝化工藝、絕熱硝化工藝。

硝基苯單元由提取、硝化、中和水洗、廢水處理及硝基苯精制等工序組成。

在工業(yè)上硝基苯是采用一定濃度的硝酸和硫酸的混合酸硝化苯來生產(chǎn)的，反應式如下：

C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O + 1.525×105kJ/kmol

主要副反應方程式：

C6H6 + HNO3 → C6H4（NO2）2 + H2O

C6H6 + HNO3 → C6H4（OH）NO2 + H2O

硝酸是在硫酸或者其他強酸的存在下，形成離子狀，和苯發(fā)生硝化反應。

HNO3 + H+ → NO2 + H2O

在反應的同時，混酸中的硫酸被反應生成的水稀釋，還將產(chǎn)生稀釋熱。若反應溫度持續(xù)升高，會引起副反應，硝酸大量分解，硝基酚類副產(chǎn)物增加，這些酚類副產(chǎn)物是造成硝基苯生產(chǎn)發(fā)生爆炸事故的主要原因，因此要對硝基苯中的各組分進行準確的定性定量，確保安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 實驗部分

1.1 方法提要

在樣品的有機相中加入氫氧化鈉和碳酸氫鈉，中和有機相中殘留酸，用pH試紙測試至中性進樣，采用毛細管柱氣相色譜法，對樣品中的組分進行分離，F(xiàn)ID檢測器檢測，保留時間定性，峰面積外標法定量。

2.2 儀器與試劑

2.2.1 儀器

HP GC6820氣相色譜儀（美國惠普公司），氫火焰離子化檢測器（FID），HP工作站，配置分流/不分流進樣口，1?L微量注射器

1.2.2 試劑

苯、二硝基苯（鄰、間、對）、硝基甲苯（鄰、間、對）、硝基苯酚（鄰、間、對）、硝基苯（以上均為色譜純），氫氧化鈉、碳酸氫鈉（二者為分析純）。

1.3 色譜條件

見表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 實驗條件的選擇

分析檢驗中，分析時間較短，結(jié)果準確是我們所期望的，由于載氣流速、初始柱溫、升溫速率的變化是影響分離效果的主要原因，因此色譜柱的選擇要充分考慮這幾個方面的因素，設(shè)計四因素三水平的L9（34）正交實驗，對這些條件做進一步的優(yōu)化選擇，使各組分分離度首先滿足R≥1.5，且出峰時間短為最佳色譜條件。

通過正交試驗，對9組實驗數(shù)據(jù)分析得出，最佳色譜條件是初始柱溫100℃、升溫速率20℃/min、載氣流速3ml/min。

2.2 方法的線性關(guān)系

配制苯標樣，范圍介于0.2%～5%之間，二硝基苯標樣，范圍介于0.05%～0.3%之間，硝基苯酚標樣，范圍介于700～1500mg/L之間， 硝基甲苯標樣，范圍介于700～1500mg/L之間，做標準曲線得出測定組分的回歸方程和相關(guān)系數(shù)。

2.3 分析結(jié)果回收率和重復性試驗

選取不同含量的樣品，根據(jù)其組分含量分別加入0.5～2.0倍的組分含量，進行加標回收率的測定和重復性試驗，每個水平重復12次測定，結(jié)論見表4.從表4可知，苯的回收率在98.98%～108.33%，二硝基苯回收率在97.48%～107.11%、硝基苯酚回收率在98.50%～107.11%，硝基甲苯回收率在97.83%～110.49%，分析結(jié)果準確度高。苯的標準偏差在0.038%～0.063%，二硝基苯標準偏差在0.019%～0.032%、硝基苯酚標準偏差在7.05%～14.05%，硝基甲苯標準偏差在5.78 % -13.33%，分析結(jié)果重復性好。

3 結(jié)論

本文通過正交實驗找到了對硝基苯及雜質(zhì)的分離條件，通過加標回收驗證了本方法的準確度，能夠準確定量各組分的含量，通過分析提供的數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的控制，有效的降低各組分轉(zhuǎn)化成三硝基甲苯等爆炸物的生成，確保了裝置的安全和產(chǎn)品質(zhì)量。