液化气中二甲醚及甲缩醛填充色谱柱的研制及其应用

张彩凤

（杭州捷岛科学仪器有限公司，浙江　杭州　310030）

分析测试

液化气中二甲醚及甲缩醛填充色谱柱的研制及其应用

张彩凤

（杭州捷岛科学仪器有限公司，浙江杭州310030）

考察了色谱柱的规格、不同填料对液化气中二甲醚和甲缩醛组分分离的影响。研制出Porapak N i.d.2 mm×0.5 mm×3 m填充色谱柱用于液化气中二甲醚、甲缩醛组分的分析。建立了液化气中二甲醚、甲缩醛色谱柱制备及定性、定量的新方法。试验结果表明，在选定的色谱条件下，标准气体的重复性好，二甲醚和甲缩醛的理论塔板数（n），分离度（r），拖尾因子（t）的相对标准偏差（RSD）分别为1.76%，1.12%；0.91%，1.33%；1.50%，1.21%。各组分的分离度和理论塔板数都能满足日常分析工作的要求。

液化气填充色谱柱；研制和应用；柱效

液化气是在石油炼制过程中由多种低沸点气体组成的混合物，没有固定的组成。主要成分是丁烯、丙烯、丁烷和丙烷。2013年的3·15晚会上曝光，有人买了一瓶液化气其中二甲醚含量高达61.3%。液化石油气里竟然有一半以上是二甲醚。为了降低成本，有人往液化气中添加甲缩醛，长期使用参杂二甲醚和甲缩醛的液化气，即损害了液化气站的经济利益，同时对消费者人身财产安全构成隐患。液化气中烃类组分检测，是用填充柱气相色谱法，而色谱柱是检测、分析的核心。

色谱柱分为填充色谱柱和毛细管色谱柱。毛细管色谱柱虽然在柱效及分析速度方面优于填充柱，但填充柱定量分析的准确度及使用成本优于毛细管色谱柱。从发展上看，虽然毛细柱有逐步取代填充柱的趋势，但是现阶段在某些领域（例如：气体分析、微量水分析等），填充柱在日常分析中仍是一种有价值的分析分离方法。

SHT 0230-1992及GB10410-2011标准中的色谱柱，只针对液化气中烃类物质的分析，未涉及到液化气中的二甲醚、甲缩醛的分析，市面上也有分析液化气中二甲醚的色谱柱，但是分析时间较长。本文从色谱柱规格、填料种类等方面考察了色谱柱的柱效，缩短了二甲醚的保留时间，同时也可以对液化气中的甲缩醛进行分析。确保了产品在正常使用条件下具有更佳的稳定性和使用寿命。

1　设备与试剂

1.1仪器

GC1690气相色谱仪（杭州捷岛科学仪器有限公司）；FA1004电子天平（上海仪电）；2XZ-2真空泵（黄岩汇丰真空泵厂）；玻璃器皿。

1.2试剂

二甲醚标气（上海伟创气体提供）；

甲缩醛（纯度＞99.0%，上海晶诚试剂有限公司）

1.3试验材料

不锈钢空柱 国产（i.d.2 mm×0.5 mm×3 m；i.d. 2 mm×0.5 mm×4 m）；

填料Porapak Q、N、T（美国Waters公司）；

2　试验方法

2.1色谱柱的制备

2.1.1装填前的准备工作

（1）管柱清洗

分别使用浓度为10%左右的盐酸和氢氧化钠水溶清洗不锈钢空柱，烘干待用；

（2）确定填料的量

根据管柱规格及担体的堆积密度，利用公式，计算出填料的使用量，考虑实际消耗量，按1.5-2.0的量准备。因是气固色谱，无需涂布固定液，填料可直接装填。

2.1.2色谱柱的装填及老化

①使用真空泵，轻敲将填料均匀地装填到不锈钢空柱中，然后接到色谱仪上老化。

②老化方法：将色谱柱的进样端接到色谱仪汽化室，检测端放空，程序升温老化，也可恒温进行。

③老化的目的：

a、固定液在担体表面分布更加均匀；

b、清除柱内残留溶剂和低沸点杂质。

2.2对照品及样品的制备

标准气体：20 mL二甲醚标准气体 （上海伟创）中加入10 μL甲缩醛。

样气：家用液化气。

2.3二甲醚、甲缩醛的定性、定量分析

样气检测色谱条件为：柱箱温度150℃，进样器温度200℃，热导检测器温度200℃，载气为氢气，柱流速25 mL/min，桥电流120 mA，进样量0.25 mL。单标定性，外标法定量。

3　结果与讨论

3.1不同的规格和填料对填充柱柱效的影响及定性分析

图1　（i.d）2 mm×3 m　Porapak N

图2　（i.d）2 mm×3 m Porapak T

图3　（i.d）2 mm×3 m Porapak R

图4　（i.d）2 mm×4 m　Porapak N

峰1、2—空气+甲烷；峰3—C3；峰4—二甲醚；峰5、6、7—C4；峰8、9—C5；峰10—甲缩醛

图1：（柱1）规格 （i.d）2 mm×0.5 mm×3 m，Porapak N（80～100目）的柱测试图谱；

图2：（柱2）规格（i.d）3 mm×0.5 mm×3 m，Porapak T（80～100目）的柱测试图谱；

图3：（柱3）规格 （i.d）2 mm×0.5 mm×3 m，Porapak R（80～100目）的柱测试图谱；

图4：（柱4）规格 （i.d）2 mm×0.5 mm×4 m，Porapak N（80～100目）的柱测试图谱；

以上四组图，反映了各色谱柱的出峰顺序和组分名称及保留时间。

3.2柱效考察

在相同的色谱条件下，分别对四种色谱柱的柱效进行测试，测试数据见表1和表2。

表2　柱1柱效参数的相对标准偏差RSD（n=6）

4　结论

4.1从表1的柱效数据来看，柱2无法分离二甲醚，柱3无法分离甲缩醛，两支色谱都不能满足液化气中二甲醚及甲缩醛的分离要求。柱1和柱4都能满足分离要求，但综合考虑二甲醚和甲缩醛两个组份的柱效、柱前压力、材料成本等因素，柱1的柱效更适合日常分析工作。

4.2表2数据表明，理论板数、分离度、拖尾因子的相对标准偏差均小于2%，柱1完全能够满足液化气中二甲醚及甲缩醛组分的分析要求。

［1］SHT 0230-1992，液化石油气组分测定法［S］.

［2］GB 10410-2008，人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法［S］.

［3］GB 11174-2011，液化石油气［S］.

［4］屠洁.色谱柱的填充和老化［J］.粮油检测与加工，2006，（2）：51-52.

Development and Application of Chromatographic Column Packed with Dimethyl Ether and Methylal in the Liquefied Petroleum Gas

ZHANG Cai-feng
（Hangzhou Jiedao scientific Instruments Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310030，China）

Porapak Ni.d.2 mm×0.5 mm×3 m filled chromatographic column was developed for determination of dimethyl ether and methylal content in liquefied petroleum gas，The effect of specification and packing of column on detected composition was inspected and a new method was established for preparation of the column packed with dimethyl ether and methylal in the liquefied petroleum gas and qualitatively as well as quantively analysis.It is also proved to have excellent reproducibility by standard samples，the theoretical plate number（n），separating degree（r），and trailing factor（t）of the relative standard deviation（RSD）are 1.76%，1.12%；0.91%，1.33%；1.50%，1.21%.Separating degree and theoretical plate number of each composition can meet the requirements of daily analysis.

chromatographic column packed with liquefied petroleum gas；development and application；column efficiency

1006-4184（2015）12-0045-03

2015-08-10

张彩凤（1975-），女，福建邵武人，本科，主要研究方向为色谱分析。E-mail:172341474@qq.com。