分析苯中噻吩氣相色譜儀的改造和應用

王健 魏惠敏

摘要：本單位負責公司石油苯產品分析，其中噻吩的分析檢驗為關鍵項目。根據GB/T 3405-2011《石油苯》規定，石油苯-545中噻吩含量要求不大于0.6mg/kg。本單位目前使用的氣相色譜儀分析精度低，不能有效反映產品質量。通過對現有色譜分析儀進行改造，節省了新儀器采購費用，并滿足了石油苯的高精度分析需求。

關鍵詞：苯中噻吩 ?氣相色譜儀 ?改造

一、前言

噻吩是一種硫醚類雜環化合物，天然存在于石油中，性質與苯相似，能發生烷基化、磺化、硝化、鹵化、氰化、氯甲基化等取代反應。噻吩常溫下是一種無色、有惡臭、能催淚的液體，其芳香性僅略弱于苯。現有的工業脫硫技術可有效脫出非噻吩類硫化物，但卻很難脫出噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物[1]。目前脫除噻吩類硫化物的方法主要是硫酸洗滌法和催化加氫法，噻吩含量過高會影響后續加工脫硫成本，并且會造成環境污染，設備腐蝕等問題[2]。在GB/T 3405—2011《石油苯》產品標準中規定，石油苯-545的噻吩含量不大0.6mg/kg，并要求使用氣相色譜儀進行分析。

二、儀器改造

GB/T 3405—2011《石油苯》標準中要求分析石油苯中噻吩含量時，需按照標準ASTM D4735和標準ASTM D1685進行分析，其中標準ASTM D4735為仲裁方法。在ASTM D4735 《2019苯中微量噻吩測定的標準試驗方法》中規定，氣相色譜儀使用FPD檢測器或PFPD檢測器進行分析。經與主要色譜廠家咨詢，新購置符合要求的氣相色譜儀，需要費用較大。本單位決定通過設備改造的方式，解決氣相色譜儀不滿足分析需求的問題。

2.1改造方案的確定

確認對一臺賽默飛世爾公司的1300型氣相色譜儀進行改造，按照ASTM D4735 《2019苯中微量噻吩測定的標準試驗方法》要求，還需購置分流不分流進樣口模塊、FPD檢測器模塊、毛細管色譜柱等配件才能完成改造。

2.2改造方案的實施

需要安裝的分流不分流進樣口模塊，必須具備電子壓力和流量控制功能，其中電子壓力控制可設定范圍為0-1000 kPa ，流量精度不低于0.001Psi，溫度范圍50℃～400℃，最大分流比可設定在12500：1。同時在進樣口配置冷頂部設計，保證在進樣口設定300℃時，進樣口頂部溫度不超過100℃。并且采用可拆卸式腔體設計，將進樣口的內壁設計成一獨立部件，在極短的時間內將其取出。最后考慮日常維護要求，可通過高溫烘烤、微波超聲、溶劑浸泡等有效的方式進行獨立維護，使其恢復到正常的工作狀態。FPD檢測器模塊的進樣口火焰光度最高操作溫度，基座可設定為450 ℃，檢測池可設定為200℃。毛細管色譜柱選擇為TR-WAX GC 柱，規格為60m x 0.32mm ，膜厚0.5μm。

在以上三個配件安裝完成后，開機升溫加熱檢測器，點火后觀察信號穩定。隨后手動進行噻吩樣品分析，在峰形正常后，開始繪制標準曲線。

三、改造后的調試

3.1實驗條件的確定

對賽默飛世爾1300型氣相色譜儀按照標準所推薦的條件設定參數，經過對標樣及樣品的出峰時間、峰形圖對比得到的最佳操作條件如表1。

3.2定性及定量分析

3.2.1定性實驗

在上述最佳操作條件下，用99%噻吩標準物質進樣0.2μL，所得上述最佳操作條件下譜圖如圖1所示。

從圖中可以看出，在9.747min時出一明顯峰，確定為噻吩峰。

3.2.2定量實驗

3.2.2.1標準溶液

采購天津市光復精細化工研究所濃度為0.00、0.2、0.3、0.4、0.65、0.87、1.75、4.35mg/kg 的標準物質，其中溶劑為無噻吩苯。按著方法ASTM D4735-2019《氣相色譜法測定苯中微量噻吩的標準試驗方法》上標準溶液的配制方法及比例，稱取0.0380g噻吩和435.6g無噻吩苯，配制母液及各濃度標液，質量及配制濃度如表2所示。

3.2.2.2標準曲線繪制

對購買的標樣按照每個濃度進樣三針，取平均值進行曲線繪制，得到一元線性方程：y=0.4027x-0.0205，標準曲線如圖2。

3.3重復性考察

采取實際配合分析的樣品進行重復性數據考察，數據見表3。

由表6數據可見，10組樣品中9組測定結果符合ASTM D4735-2019《氣相色譜法測定苯中微量噻吩的標準試驗方法》中的重復性要求。

四、結論

在1300型氣相色譜儀改造調試后，對樣品數據進行考察，表明儀器性能良好，測定結果符合標準精密度要求，可配合生產分析。通過氣相色譜儀改造，可以在節省費用的基礎上滿足分析需求，是一項有效的設備使用方式。可以通過改造的方式繼續拓展設備功能，挖掘儀器使用潛能。

參考文獻

[1]張紅星，模型油中噻吩類硫化物的氧化和吸附脫硫方法研究[D].[博士學位論文]，北京：北京化工大學，2012.

[2]牛樂朋，焦化苯中噻吩類硫化物脫除技術研究進展[J].合成纖維工業，2019（5）：64-68.

[3]王彤，微機在色譜檢測器信號輸出衰減中的控制[J].分析測試技術與儀器，1998（4）：166-168.