硝基苯及杂质含量测定方法的建立

王得忠+宇丽华+牛艺霖+赵青

摘 要：采用毛细管柱气相色谱分离技术，对硝基苯中各组分进行分离，用FID检测器进行检测，用标准样品的保留时间与样品中色谱峰保留时间相对照的方法定性，峰面积外标法定量，進行硝基苯中各组分含量气相色谱法快速测定的方法研究。

关键词：毛细管柱；硝基苯；FID检测器；外标法

0 前言

硝基苯是重要的染料、医药中间体，主要用于制取苯胺、联苯胺、偶氮苯。目前硝基苯生产工艺路线主要有：泵式硝化工艺、等温硝化工艺、绝热硝化工艺。

硝基苯单元由提取、硝化、中和水洗、废水处理及硝基苯精制等工序组成。

在工业上硝基苯是采用一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸硝化苯来生产的，反应式如下：

C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O + 1.525×105kJ/kmol

主要副反应方程式：

C6H6 + HNO3 → C6H4（NO2）2 + H2O

C6H6 + HNO3 → C6H4（OH）NO2 + H2O

硝酸是在硫酸或者其他强酸的存在下，形成离子状，和苯发生硝化反应。

HNO3 + H+ → NO2 + H2O

在反应的同时，混酸中的硫酸被反应生成的水稀释，还将产生稀释热。若反应温度持续升高，会引起副反应，硝酸大量分解，硝基酚类副产物增加，这些酚类副产物是造成硝基苯生产发生爆炸事故的主要原因，因此要对硝基苯中的各组分进行准确的定性定量，确保安全生产和产品质量。

1 实验部分

1.1 方法提要

在样品的有机相中加入氢氧化钠和碳酸氢钠，中和有机相中残留酸，用pH试纸测试至中性进样，采用毛细管柱气相色谱法，对样品中的组分进行分离，FID检测器检测，保留时间定性，峰面积外标法定量。

2.2 仪器与试剂

2.2.1 仪器

HP GC6820气相色谱仪（美国惠普公司），氢火焰离子化检测器（FID），HP工作站，配置分流/不分流进样口，1?L微量注射器

1.2.2 试剂

苯、二硝基苯（邻、间、对）、硝基甲苯（邻、间、对）、硝基苯酚（邻、间、对）、硝基苯（以上均为色谱纯），氢氧化钠、碳酸氢钠（二者为分析纯）。

1.3 色谱条件

见表1。

2 结果与讨论

2.1 实验条件的选择

分析检验中，分析时间较短，结果准确是我们所期望的，由于载气流速、初始柱温、升温速率的变化是影响分离效果的主要原因，因此色谱柱的选择要充分考虑这几个方面的因素，设计四因素三水平的L9（34）正交实验，对这些条件做进一步的优化选择，使各组分分离度首先满足R≥1.5，且出峰时间短为最佳色谱条件。

通过正交试验，对9组实验数据分析得出，最佳色谱条件是初始柱温100℃、升温速率20℃/min、载气流速3ml/min。

2.2 方法的线性关系

配制苯标样，范围介于0.2%～5%之间，二硝基苯标样，范围介于0.05%～0.3%之间，硝基苯酚标样，范围介于700～1500mg/L之间， 硝基甲苯标样，范围介于700～1500mg/L之间，做标准曲线得出测定组分的回归方程和相关系数。

2.3 分析结果回收率和重复性试验

选取不同含量的样品，根据其组分含量分别加入0.5～2.0倍的组分含量，进行加标回收率的测定和重复性试验，每个水平重复12次测定，结论见表4.从表4可知，苯的回收率在98.98%～108.33%，二硝基苯回收率在97.48%～107.11%、硝基苯酚回收率在98.50%～107.11%，硝基甲苯回收率在97.83%～110.49%，分析结果准确度高。苯的标准偏差在0.038%～0.063%，二硝基苯标准偏差在0.019%～0.032%、硝基苯酚标准偏差在7.05%～14.05%，硝基甲苯标准偏差在5.78 % -13.33%，分析结果重复性好。

3 结论

本文通过正交实验找到了对硝基苯及杂质的分离条件，通过加标回收验证了本方法的准确度，能够准确定量各组分的含量，通过分析提供的数据和工艺参数的控制，有效的降低各组分转化成三硝基甲苯等爆炸物的生成，确保了装置的安全和产品质量。