氣相色譜法測定甲基異丁基酮的純度及雜質(zhì)含量

王 彥，陳樂樂

(1.泰州東聯(lián)化工有限公司，江蘇 泰州 225321；2.泰州石油化工有限責(zé)任公司，江蘇 泰州 225300)

氣相色譜法測定甲基異丁基酮的純度及雜質(zhì)含量

王 彥1，2，陳樂樂1，2

(1.泰州東聯(lián)化工有限公司，江蘇 泰州 225321；2.泰州石油化工有限責(zé)任公司，江蘇 泰州 225300)

采用氣質(zhì)聯(lián)用對甲基異丁基酮產(chǎn)品中的雜質(zhì)進(jìn)行定性，確定了使用聚乙二醇色譜柱分析甲基異丁基酮純度及雜質(zhì)含量的氣相色譜條件。重復(fù)5次分析甲基異丁基酮樣品，各組分分離良好，各組分相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于1.31%。

甲基異丁基酮；氣相色譜；氣質(zhì)聯(lián)用

甲基異丁基酮是一種用途廣泛的有機(jī)原料和溶劑。作為原料，甲基異丁基酮可以合成表面活性劑和一些高檔的化工原料，另外甲基異丁基酮還用來合成一些農(nóng)藥和醫(yī)藥的萃取劑和稀釋劑，甲基異丁基酮為原料生產(chǎn)的橡膠防老劑[1]廣泛的用于輪胎、膠帶及一般工業(yè)橡膠制品中。作為溶劑，甲基異丁基酮可以代替苯和甲苯等溶劑廣泛應(yīng)用在油墨、涂料和膠粘劑中，比傳統(tǒng)的苯系溶劑揮發(fā)度小，毒性低。另外，甲基異丁基酮還可用作金屬萃取劑，應(yīng)用在有色金屬冶煉、核廢料中回收金屬鈾等。

目前我國沒有甲基異丁基酮測定的國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為此，建立一個快速、準(zhǔn)確的甲基異丁基酮分析方法對甲基異丁基酮的生產(chǎn)有著重要的意義。梁力等人采用裝有HP-5毛細(xì)管柱的氣質(zhì)聯(lián)用定性了甲基異丁基酮中的6種雜質(zhì)[2]，但其中丙酮和異丙醇兩個組分無法分離，不適用于一般的定量分析。本文采用氣質(zhì)聯(lián)用對甲基異丁基酮產(chǎn)品中的常見雜質(zhì)進(jìn)行了定性分析，確定了氣相色譜分析的目標(biāo)組分，采用毛細(xì)管氣相色譜測定甲基異丁基酮的純度及雜質(zhì)含量，取得較好的效果。

1 實(shí)驗部分

1.1 儀器

Agilent 7890B-5977氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，MassHunter質(zhì)譜工作站，Agilent 7890B氣相色譜，Openlab Chemstation色譜工作站，7693A自動進(jìn)樣器，HP-INNOWax色譜柱(30m×0.32mm×0.5um)。

1.2 色譜條件

HP-INNOWax色譜柱，載氣為氮?dú)?99.999%以上)，載氣流量2.3mL/min，初始溫度60℃保持3min，以20℃/min的速率升溫至180℃，保持6分鐘，進(jìn)樣口溫度250℃，分流進(jìn)樣，分流比80:1，進(jìn)樣量1μL ，F(xiàn)ID檢測器，檢測器溫度280℃，檢測器空氣流量400mL/min，燃燒氣流量40mL/min，尾吹氣(氮?dú)?流量22mL/min。

1.3 氣質(zhì)聯(lián)用條件

HP-INNOWax色譜柱，載氣為氦氣(99.999%以上)，載氣流量1mL/min，初始溫度60℃保持7min，以10℃/min的速率升溫至180℃，保持15min，進(jìn)樣口溫度250℃，分流進(jìn)樣，分流比100:1，進(jìn)樣量0.5μL ，5977MS檢測器，EI源，離子源溫度250℃，四極桿溫度150℃，電子倍增電壓：Atune值；掃描方式SCAN。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

5%苯基-95%甲基聚硅氧烷固定相的HP-5ms色譜柱是常見的通用型色譜柱，本文首先考察了該色譜柱的分離效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用HP-5ms色譜柱進(jìn)行分析時，通過改變載氣流速和升溫程序均不能使丙酮和異丙醇實(shí)現(xiàn)完全分離。

一般情況下，甲基硅酮柱也可用于分離極性組分的有效分離，在考察過程中發(fā)現(xiàn)甲基硅酮RTX-1柱對醇類物質(zhì)有比較明顯的吸附作用，導(dǎo)致其色譜峰拖尾，影響定量的準(zhǔn)確性。

甲基異丁基酮及其雜質(zhì)主要為含氧化合物，具有一定的極性。根據(jù)相似相容的原理，強(qiáng)極性的聚乙二醇毛細(xì)管柱應(yīng)對這些含氧化合物有較好的分離效果，本文考察了HP-INNOWax和DB-WAX色譜柱，各組分均能實(shí)現(xiàn)較好的分離。

另外本文還考察了中等極性的三氟丙基聚硅氧烷柱，由于氟原子具有較強(qiáng)的親電性，容易與含氧化合物作用而表現(xiàn)出獨(dú)特的選擇性，很好的分離某些含氧化合物。在考察中發(fā)現(xiàn)樣品的各組分也能實(shí)現(xiàn)分離，但是丙酮和異丙醇的分離度低于聚乙二醇固定相的色譜柱。

由于日常的檢測工作中使用的多臺裝有聚乙二醇固定相毛細(xì)管柱的色譜對甲乙酮進(jìn)行檢測[3]，為了提高通用性和使用效率，最終選擇了聚乙二醇固定相的HP-INNOWax色譜柱。

2.2 定性

對樣品進(jìn)行了質(zhì)譜分析，圖1為甲基異丁基酮樣品的總離子流圖。提取各組分的質(zhì)譜圖與NIST譜庫進(jìn)行比對，確定了樣品中各雜質(zhì)的組分結(jié)構(gòu)，再通過已知物質(zhì)的對照分析，表明甲基異丁基酮實(shí)際樣品中存在異丙醇、丙酮、異亞丙基丙酮、甲基異丁基醇、二異丁基酮、二丙酮醇和二異丁基醇等雜質(zhì)。

(注：圖中1-異丙醇；2-丙酮；3-甲基異丁基酮；4-異亞丙基丙酮；5-甲基異丁基醇；6-二異丁基酮；7-二丙酮醇；8-二異丁基醇)

圖1 甲基異丁基酮樣品的總離子流圖

2.3 校正因子的測定

以色譜試劑甲基異丁基酮為本底，用稱量法配制了含有7個雜質(zhì)組分的三個濃度水平的甲基異丁基酮混合標(biāo)樣I、II和III，加標(biāo)濃度見表1，試劑中甲基異丁基酮本底含量已經(jīng)扣除雜質(zhì)。其中標(biāo)樣I用于測定各雜質(zhì)組分對甲基異丁基酮的相對質(zhì)量校正因子。標(biāo)樣II和III用于進(jìn)行精密度和回收率實(shí)驗。

將1μL樣品注入色譜，按照1.2色譜條件進(jìn)行分析，記錄各峰面積，計算各組分的相對甲基異丁基酮的質(zhì)量校正因子，結(jié)果見表1。

表1 混合標(biāo)樣的配制濃度和各組分的相對校正因子

2.4 精密度和準(zhǔn)確度

對混合標(biāo)樣II和III，按照1.2色譜條件進(jìn)行5次平行實(shí)驗，計算回收率及精密度，結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)樣II、III分析結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率

2.5 檢測限

在1.2色譜條件下對標(biāo)準(zhǔn)試樣I分析，以色譜峰高度是基線噪聲的兩倍為標(biāo)準(zhǔn)計算檢出限，得到該方法條件下各雜質(zhì)組分的檢出限不低于0.0004%。

2.6 實(shí)際樣品的測定

在1.2色譜條件下對實(shí)際樣品進(jìn)行5次分析，用表1中的校正因子作峰面積校正歸一化定量，各組分的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最大不超過1.31%，可見該方法條件下甲基異丁基酮的測定結(jié)果重復(fù)性良好。

3 結(jié)論

采用聚乙二醇色譜柱，程序升溫的氣相色譜條件能有效分離甲基異丁基酮及其中所含雜質(zhì)，加標(biāo)回收率為98.55%-100.96%，標(biāo)樣檢測的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于1.29%，實(shí)際樣品檢測結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最大不超過1.31%，結(jié)果滿意，說明該方法可以作為甲基異丁基酮純度及其雜質(zhì)含量的檢測方法。

[1] 梁克民,郭海燕.橡膠防老劑4020合成新工藝的工業(yè)化研究[J].石油化工,2003,32(3):234-236.

[2] 梁 力,王甲亮,錢仰東,等.氣相色譜/質(zhì)譜法鑒定甲基異丁基酮產(chǎn)品中的雜質(zhì)組分[J].分析化學(xué),1998,26(8):1004-1006.

[3] 全國化學(xué)標(biāo)委會石油化學(xué)分委會.SH/T 1756-2006 工業(yè)用甲乙酮純度的測定 氣相色譜法[S].北京：中國石化出版社，2006.

(本文文獻(xiàn)格式：王 彥，陳樂樂.氣相色譜法測定甲基異丁基酮的純度及雜質(zhì)含量[J].山東化工，2016，45(14)：61-62，66.)

Analysis of Methyl Isobutyl ketone by GasChromatography

WangYan1，2,ChenLele1，2

(1.Taizhou Donglian Chemical Co.，Ltd., Jiangsu Taizhou 225321;2.Taizhou Petroleum & Chemical Co., Ltd.,Jiangsu Taizhou 225300)

The use of qualitative GC-MS impurities of methyl isobutyl ketone in products. The analysis of methyl isobutyl ketone purity and impurity content using polyethylene glycol column gas chromatography determination. The analysis was repeated 5 times of methyl isobutyl ketone samples, complete separation of the components, components of relative standard deviation is less than 1.31%.

methyl isobutyl ketone; gas chromatography; mass spectrometry

2016-05-11

王 彥,工學(xué)學(xué)士，工程師?，F(xiàn)從事檢測技術(shù)管理工作。

TQ207+.4；O657.7

A

1008-021X(2016)14-0061-02