離子液體作為氣相色譜固定相的參數測定*

張蓓蓓，王 偉，范大和，陳銀山

離子液體作為氣相色譜固定相的參數測定*

張蓓蓓，王 偉，范大和，陳銀山

（鹽城工學院化學與生物工程學院，江蘇鹽城224001）

將疏水性離子液體[BMIM]PF6用于氣相色譜固定相中，檢測分離環己烷、甲苯、鄰二甲苯混合有機溶劑，并與鄰苯二甲酸二壬酯填充柱對這3種物質的分離效果進行比較。實驗結果表明：鄰苯二甲酸二壬酯柱雖然也能將這3種物質分開，但各物質出峰太慢、保留時間長、峰高太低，而疏水性離子液體[BMIM]PF6柱對這3種物質有很好的分離效果，各物質保留時間縮短、峰高增強，由此得出離子液體作為氣相色譜固定相對分離這類有機物的優勢。

離子液體；氣相色譜；環己烷；甲苯；鄰二甲苯

離子液體,又稱室溫離子液體（RTILs）或室溫熔融鹽。它是在室溫及鄰近溫度下完全由離子組成的液體物質[1]。它有著不同于水溶液及普通有機溶劑的性質，可溶解極性、非極性的有機物、無機物質，具有易于與其他物質分離,可以循環利用等優良特性[2-3]。由于這些特點，離子液體在有機化學和電化學領域的應用非常廣泛，已經達到了一定的高度。目前來說，離子液體主要應用在[4-7]：催化和有機合成領域、分離分析領域、電化學領域中的電鍍電沉積及導電材料和電化學器件、新型材料領域中的敏感材料及潤滑材料、生命科學領域中的藥物合成與篩選等。隨著離子液體在化學領域的研究和應用日益廣泛，其在色譜方面的應用研究最近發展的也較快，已成為色譜研究的一個熱點[8]。

1999年，Armstrong等[9-10]首先將六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]PF6）及相應的氯化物（[BMIM]Cl）用作氣相色譜固定相，開創了離子液體用于色譜領域的先河。結果發現離子液體固定相具有兩象性：當分離非極性或弱極性物質時表現為非極性或弱極性固定相，而當分離極性物質時又表現為極性固定相。同時發現，離子液體的陰離子不同也會有不同的選擇性，如陰離子是PF6-時與非極性物質作用較強，陰離子是Cl-時與強極性物質作用更強。自2004年，Armstrong等[11]又首次合成了手性離子液體用作氣相色譜固定相，有效地分離了醇、二醇、亞砜、環氧化物和乙酰胺等手性分子的對映體和非對映體。由于這種手性離子液體的合成特性，其手性中心可以進行控制和改變，從而可以用于進行分離機理的研究。本實驗在前人研究成果的基礎上[8，12]，本文將疏水性離子液體 [BMIM]PF6用于氣相色譜固定相中，在不同柱溫和載氣流速下檢測分離環己烷、甲苯、鄰二甲苯這類有機溶劑，并與鄰苯二甲酸二壬酯填充柱對這3種物質的分離效果比較，考察疏水性離子液體[BMIM]PF6是否適合作為氣相色譜固定相中的固定液，并進一步確定離子液體作為氣相色譜固定相的參數。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑與儀器

試劑：環己烷（天津市博迪化工有限公司）；甲苯（天津市河東區紅巖試劑廠）；鄰二甲苯（宜興市亞盛化工廠）；6201紅色擔體(顆粒目60～80目)（天津市科密歐化學試劑開發中心）；[BMIM]PF6離子液體（蘭州化物所）；鄰苯二甲酸二壬酯（北京恒業中遠化工有限公司）。

儀器：全自動空氣源（SPB-3），氫氣發生器（SP B-300A），氮氣發生器（SPN-300A）（北京中惠分析技術研究所）；SP-6800A氣相色譜儀（山東魯南瑞虹化工儀器有限公司）；N2000系列色譜數據工作站（浙江大學智達信息工程信息有限公司）；SYC-15c超級恒溫水?。暇┥Ａ﹄娮釉O備廠）；2XE-1型旋片式真空泵（上海儀表（集團）供銷公司）；單相異步電動機（奉化市飛馬電機廠）；Φ5 mm×2 m不銹鋼管填充柱。

1.2 實驗方法

1.2.1 鄰苯二甲酸二壬酯填充柱的制備

精確稱取0.400 0 g鄰苯二甲酸二壬酯固定液于50 mL燒杯中。另取50 mL燒杯稱取固定相6201紅色擔體7~8 g，用量筒量出擔體的體積。按照擔體的體積量取固定液溶劑乙酯的體積，體積稍大于擔體的體積，然后將溶劑倒入固定液中攪拌混合，使其完全溶解，將固定相倒入上其混合好的溶液中，使用100℃水浴不斷攪拌使溶劑完全揮發。

選擇規格為Φ5 mm×2 m的填充柱，先用10%的NaOH沖洗3遍，然后用10%的HCl沖洗3遍，最后用蒸餾水沖洗干凈。放入150℃的烘箱中烘2 h。取出烘好的柱子，將真空泵打開，將柱子的一頭塞好玻璃棉并將這一頭用紗布包好和真空泵橡皮管連接，另一頭和用橡皮管連接的錐形漏斗連接，利用真空泵的吸力將固定相填入柱內，填好后將柱子的另一頭也塞上玻璃棉。將填好的柱子裝入色譜儀中老化，然后將色譜儀的氣體發生器按先開空氣再開氮氣（但不開氫氣）的順序開好，開啟色譜儀，調節柱溫為150℃，檢測器150℃，進樣口150℃，老化24 h以后查看基線。

1.2.2 5%的疏水型離子液體[BMIm]PF6柱子的填充

精確稱取0.400 0 g疏水型離子液體[BMIM]PF6作為固定液于50 mL燒杯中。另取50 mL燒杯稱取氣相色譜固定相6201擔體7～8 g，并用量筒量出擔體的體積。按照擔體的體積量取固定液溶劑乙醇的體積，體積稍大于擔體的體積，然后將溶劑倒入固定液中攪拌混合，使其完全溶解。以后的步驟如鄰苯二甲酸二壬酯柱子的填充所述。

1.3 混合標準溶液的配制

按照m（甲苯）/m（鄰二甲苯）/m（環己烷）=1︰1︰1配制，并移入容量瓶放置。

2 結果與討論

2.1 2種填充柱對單組分檢測分離比較

分別對疏水性離子液體柱和鄰苯二甲酸二壬酯柱2種填充柱進行單組分的分離檢測，檢測條件：檢測器、進樣口溫度均為100℃，柱溫為70℃，進樣量為0.8 μL，載氣、氫氣、空氣壓力均為0.1 MPa。

由圖1，2和表1，2中不難發現在對個單組分的分別實驗中，疏水性離子液體柱測得的各物質出峰快，峰高而窄，重疊幾率低，分離效果比較理想；而鄰苯二甲酸二壬酯柱對所測物質的保留時間都較長，出峰太慢，峰高也很低。通過對3種物質在不同分析柱下的分析結果，得出疏水性離子液體分析柱較鄰苯二甲酸二壬酯分析柱更適合分析環己烷、甲苯、鄰二甲苯這3種物質。

圖1 疏水性離子液體柱單組分所得譜圖Fig.1 Chromatogram of single component using[BMIM]PF6 column

表1 疏水性離子液體柱單組分所得數據Table 1 Separation data of single component using[BMIM]PF6column

圖2 鄰苯二甲酸二壬酯柱單組分所得譜圖Fig.2 Chromatogram of single component using diisononyl phthalate column

表2 鄰苯二甲酸二壬酯柱單組分所得數據Table 2 Separation data of single component using diisononyl phthalate column

2.2 離子液體作為氣相色譜固定相的參數測定

2.2.1 改變不同柱溫下分離混合組分

在改變不同柱溫的條件下對疏水性離子液體柱進行混合組分的分離檢測，檢測條件：檢測器、進樣口溫度均為100℃，進樣量為1.0 μL，載氣、氫氣、空氣壓力均為0.1 MPa。

由圖3和表3中不難看出，隨著溫度的升高，各物質的出峰時間會提前，峰會越尖銳，各物質的出峰間隔會變短，各物質被分離的可能性變小，甚至一些峰可能由原來的完全分離變成部分重疊以致完全重疊，因此在對各組實驗條件的綜合分析后，分離溫度應當選擇比較恰當的范圍。不難發現，柱溫為80℃時，分離效果較好，然后通過改變載氣流量來繼續觀察其出峰情況。

圖3 疏水性離子液體柱混合組分改變柱溫所得譜圖Fig.3 Chromatogram of mixed component using[BMIM]PF6 column at the different column temperatures

表3 疏水性離子液體柱混合組分改變柱溫所得數據Table 3 Separation data of mixed component using[BMIM]PF6column at the different column temperatures

2.2.2 改變載氣流量下分離混合組分

在改變不同載氣流量的條件下對疏水性離子液體柱進行混合組分的分離檢測，檢測條件：檢測器、進樣口溫度均為100℃，進樣量為1.0 μL，柱溫為80℃，載氣、氫氣、空氣壓力均為0.1 MPa。

通過圖4和表4不難發現，在實驗允許的條件下，盡可能溫度高的情況下改變載氣流速，載氣流速的變低會導致峰高變低，趨于基線，因此，載氣應當選擇比較恰當的范圍。不難發現，載氣流量為0.1 MPa時，分離效果較好。

3 結論

實驗主要利用疏水性離子液體及鄰苯二甲酸二壬酯作為固定液，通過氣相色譜儀對環己烷、甲苯、鄰二甲苯進行分析，得出結論：

（1）通過對3種物質在不同分析柱下的分析結果，得出疏水性離子液體分析柱較鄰苯二甲酸二壬酯分析柱更適合分析環己烷、甲苯、鄰二甲苯這3種物質，具體表現在在能完全分離的基礎上，疏水性離子液體分析柱出峰快，保留時間短，所出波峰高而窄。

圖4 疏水性離子液體柱混合組分改變載氣流量得到譜圖Fig.4 Chromatogram of mixed component using[BMIM]PF6 column at the different carrier gas flows

表4 疏水性離子液體柱混合組分改變載氣流量所得數據Table 4 Separation data of mixed component using[BMIM]PF6column at the different carrier gas flows

（2）通過實驗，得出疏水性離子液體疏水性離子液體分析柱在分析本3組分時儀器條件為柱溫80℃，進樣口溫度100℃，檢測器溫度在100℃，載氣、氫氣、空氣壓力均為0.1 MPa時可得到最佳分離效果。

（3）不同固定液由于其本身性質（如極性）的差異，對同種物質的保留時間不同。

（4）鄰苯二甲酸二壬酯分析柱雖然也能夠將以上3種物質分離開來，但其出峰都較慢，分析時間較長。

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Application of Ionic Liquid as Stationary Phase in Gas Chromatography

ZHANG Bei-bei，WANG Wei，FAN Da-he，CHEN Ying-shan
（School of Chemical and Biological Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224003，China）

Ionic liquid （[BMIM]PF6）was used as gas chromatographic （GC）stationary phase to separate cyclohexane，toluene and o-xylene.Then the separation results were compared with the separation results of diisononyl phthalate column.The results show that ionic liquid [BMIM]PF6column has a better separation efficiency.Although diisononyl phthalate column can be used to separate the three substances，but the retention time is too long，and the peak height is too low，so its separation efficiency is bad.From these，the ionic liquid has advantages to be used as stationary phase in gas chromatography for separating these compounds.

Ionic liquid；Gas chromatography；Cyclohexane；Toluene；o-Xylene

O657.7+1

A

1671-0460（2010）05-0605-04

鹽城工學院2010人才引進項目（XKR2010059）。

2010-08-10

作者簡介：張蓓蓓（1982-），女，江蘇人，碩士研究生，主要研究方向：納米合成和吸附劑的研究。E-mail：yizhou1118@163.com。