工業用含水乙醇濃度測定方法的探討

【摘 要】 在選定條件下，采用酒精計法、氣相色譜面積歸一法、面積外標法、氣相色譜面積校正歸一法這4種測定方法，測定95%～70%范圍內的工業用含水乙醇濃度，對比結果表明，面積外標法不適用于檢測工業乙醇含量，酒精比重計法測定結果偏高，氣相色譜面積歸一法測的結果偏低，氣相色譜面積校正歸一法測定結果最為準確，相對誤差僅為0.03%左右，此方法適宜檢測含水工業乙醇濃度。

【關鍵詞】 乙醇含量 測定方法 比較

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.06.005

1 前言

乙醇作為一種普通的化工原料，在工業生產中應用廣泛，一般采用酒精計法或氣相色譜法測定其含量。通過生產車間用作有機溶劑的乙醇含量試驗測定結果發現，含量在80%～90%之間的乙醇，氣相色譜面積歸一法檢測結果與酒精計測定結果差別較大，如酒精計測定體積百分含量為85.8%的乙醇溶液，對應的質量百分含量為82.68%，氣譜面積歸一法測定結果為76.27%，氣譜法比酒精計法結果低5%～8%左右，這種情況會給車間生產投料和中間控制帶來一定的困擾。針對這種現象，有必要通過酒精計法、氣相色譜的面積歸一法、面積外標法、面積校正歸一法這4種常規的測定方法，對95%～70%濃度范圍內的工業乙醇分別進行試驗，確定在生產過程中測定乙醇含量最為適宜的方法。

2 試驗儀器與試劑

2.1 儀器

GC-1690氣象色譜儀，附TCD檢測器，配有N-2000色譜數據工作站；PorapakQ不銹鋼填充柱（2m×2.5mm）；SHG-300A氫氣發生器及GP氣體凈化器；精密電子天平FA-2004；分度值為1%的酒精計（70%～100%，v/v）；分度值為0.1℃的0-50℃水銀溫度計；溫度控制在20℃±0.1℃范圍內的超級恒溫水浴槽。

2.2 試劑

無水乙醇；色譜純；工業乙醇；二次蒸餾水。

3 試驗方法

（1）乙醇標準溶液的配制。用氣相色譜面積歸一法測得色譜純無水乙醇的濃度為99.86%（m/m），準確稱取二次蒸餾0.0000、4.8670、9.8740、14.8810、19.8880、24.8950、29.9020g（精確到0.1mg），置于100ml容量瓶中，再分別加入無水乙醇至100g，旋緊瓶塞后搖勻，置于20℃±0.1℃超級恒溫水浴槽中，配制成乙醇質量百分含量分別為99.86%、95.00%、90.00%、85.00%、80.00%、75.00%、70.00%的系列標準溶液。

（3）色譜條件的選擇。在確定使用PorapakQ不銹鋼填充柱的條件下，進樣量為0.2μl，分別設置氣化室溫度為180、190、200、210℃；檢測室溫度為180、190、200、210℃；柱溫140、150、160、170、180℃；載氣（H2）表壓為0.26、0.28、0.30、0.32MPa條件下進行分析測試，比較色譜圖中的目標物的分離效果、峰形變化和保留時間及穩定性等，從而確定最佳色譜試驗條件。

（3）在（2）選取最優的色譜條件下，分別選用面積外標法和面積校正歸一法做標準曲線并比較選出準確易行的矯正方法作為乙醇含量測定的氣譜檢測方法。

（4）用選定的氣相色譜法測定一種不同標準溶液的乙醇含量，并與酒精計法（20℃）測定的體積百分比濃度換算為質量百分比濃度后的結果進行誤差比較。

4 試驗結果

4.1 氣相色譜測定條件

隨著氣化室和檢測室溫度的升高，峰高和峰面積逐漸增大，在200℃以后基本不變且基線和峰型穩定，故選擇氣化室和檢測室溫度為200℃；柱溫對峰高和峰面積影響不大，但隨著柱溫的升，高乙醇色譜峰分離效果變差，比較選擇160℃作為柱溫；隨著載氣壓力由小變大，出峰時間由長變短，選擇表壓0.30MPa作為載氣壓力，乙醇峰的保留時間在1.5min～3.0min之間。

比較試驗結果，確定汽化室溫度為200℃，檢測室溫度為200℃，柱溫為160℃，載氣（氫氣）壓力為0.3MPa，使用PorapakQ不銹鋼填充柱進行乙醇氣相色譜檢測含量的測定條件。

4.2 面積外標法校正結果

選取色譜純無水乙醇配制系列標準溶液，以面積歸一法測得各標準溶液對應的乙醇峰的峰面積，用單組分多點校正法做乙醇面積外標法的校正曲線，面積外標法校正相關數據結果見表1。

表1 面積外標法校正相關數據結果

保存入N2000色譜工作站以后，在“方法”欄選用該方法后，就可以使用面積外標法測定0～100%范圍內的乙醇含量了。但由于該方法對進樣量和操作者的水平要求較高，使用的10ul進樣器致使進樣量0.2ul時誤差較大，1ul進樣器針管過長，進樣過程中乙醇揮發，很難準確控制，測定結果誤差較大，故不選用該校正法。

4.3 面積校正歸一法校正曲線的繪制

用色譜純的無水乙醇配制系列標準溶液，以面積歸一法測得各標準溶液對應的乙醇含量，選取單點二次校正法分別作95%～70%乙醇的各點的校正曲線，記錄面積校正歸一法相關數據結果見表2。

表2 記錄面積校正歸一法相關數據結果

完成各點的校正曲線后保存入N2000色譜工作站，按酒精計測得的濃度值選取相近的校正點的校正方法，就可以得到面積校正歸一法校正后的數值了。

4.4 不同點的面積校正歸一法校正結果與標準值及面積歸一法結果比較（見表3）

表3 95%～70.%乙醇標準溶液相關結果比較

由表3結果可以看出，面積校正歸一法在95%～70%濃度范圍內測得的乙醇質量百分含量相對誤差較小，約為0.03%左右，接近真實值；面積歸一法在95%～70%范圍內隨著乙醇濃度的降低測定結果偏低，濃度越低相對誤差越大；酒精計法則隨著乙醇含量的降低測定結果偏高，濃度越低相對誤差越大。

5 結論

實踐證明，無水乙醇各個方法的測定結果均接近，而對含水乙醇的檢測方法不同，相對誤差較大，通過以上分析得出如下結論，在以氫氣為載氣使用PorapakQ填充柱進行乙醇氣相色譜含量的測定，色譜檢測條件為：汽化室溫度200℃，TCD檢測室溫度200℃，柱溫160℃，載氣壓力0.3MPa的條件下，采用氣相色譜面積校正歸一法定量測定70%～95%范圍內的乙醇質量百分含量，相對誤差為0.03%左右，相對于酒精計法、面積歸一法和面積外標法來說精密度和準確度高，操作簡單，實際檢測含水乙醇濃度時以此方法為宜。

參考文獻

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作者簡介

田月云，高級工程師，建平慧營化工有限公司化驗室主任，主要從事化驗分析項目研究。

陳守清，高級工程師，曾發表論文多篇，創多項科研成果，榮獲建平縣第二屆優秀科技工作者稱號，主要從事標準化及產品檢驗項目研究。

（責任編輯：張曉明）