气相色谱法定量分析2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮混合物

2017-10-09王朝阳

分析测试技术与仪器 2017年3期

关键词：环己酮精密度标准溶液

王朝阳

(陕西省产品质量监督检验研究院，陕西西安 710048)

分析测试新方法(189～194)

气相色谱法定量分析2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮混合物

王朝阳

(陕西省产品质量监督检验研究院，陕西西安 710048)

采用气相色谱技术，建立了可同时测量含有2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮混合物质的定量分析方法. 选用毛细管柱Rtx®-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，利用纯物质标准品对照法进行定性分析，优化了色谱条件. 运用标准曲线法实现了3种物质的定量测定，2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮的线性范围分别为：0.1～0.4、0.7～3.5和0.9～4.4 mg/mL，r大于0.999，线性良好. 方法相对标准偏差RSD均低于5%，精密度良好. 3种组分的加标回收率分别为92.93%、103.17%和102.96%，均在80%～120%之间，符合质量控制要求. 方法实现了同时测定2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮，也为相关酮类物质的检测提供了参考.

2,4戊二酮；2-庚酮；环己酮；气相色谱

Abstract: Adopting the gas chromatographic technology, a quantitative analysis method for samples containing 2,4-glutaric ketone, 2-heptanone and cyclohexanone is set up. Qualitative analysis was carried out using a capillary column Rtx®-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)and a pure standard material as the control. Standard curve method was used to perform quantitative analysis after the optimization of chromatographic conditions. The linearities of each composition were good because all the linear coefficient r were above 0.999 in the concentration range of 0.1～0.4 mg/mL for 2,4-glutaric ketone, 0.7～3.5 mg/mL for 2-heptanone and 0.9～4.4 mg/mL for cyclohexanone respectively. The precision of the method was good for the RSD was less than 5%. The spiked recovery of three components were 92.93%, 103.17% and 102.96%, respectively, all of which ranged from 80% to 120%, conforming to the requirements of quality control. The method realizes the simultaneous determination of 2,4-glutaric ketone, 2-heptanone and cyclohexanone, and provides a reference for the determination of correlative ketones.

Keywords: 2,4-glutaric ketone;2-heptanone;cyclohexanone;gas chromatography

工业生产过程中常会用到沸点较低易挥发的有机溶剂，这些有机溶剂极易挥发，会对作业者的呼吸器官乃至全身造成危害[1]. 在油漆工业、磁带涂渍等过程中，经常使用的2,4戊二酮(乙酰丙酮)[2]、2-庚酮(甲基戊基酮)[3]和环己酮[4]，这些物质对人体皮肤、呼吸系统有强烈的刺激作用，长期接触会抑制神经中枢、脾脏等器官，对人身心健康有较大影响[1]. 快速准确地检测这几种物质对生产过程的污染控制和安全防护具有积极的作用. 由于这几种物质性质较为相似，目前也少有发现分离检测这3种物质的方法，只有类似物质的分离[5-6]. 针对这3种酮类物质的混合物样品，采用气相色谱法选择合适的检测条件，建立了其气相色谱定量分析方法，并对该方法的精密度和回收率进行了测试与评价.

1 试验部分

1.1 试剂和仪器

无水乙醇：色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；2,4戊二酮：标准物质，上海安谱科学仪器有限公司；2-庚酮：标准物质，上海安谱科学仪器有限公司；环己酮：标准物质，天津市津科精细化工研究所；样品：某企业提供的试样，含有特定组成的2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮3种物质.

气相色谱仪：GC-2014，日本岛津制作所.

1.2 试验方法

1.2.1 色谱条件

色谱柱：采用Restek型号为Rtx®-5的毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，柱内5%苯基，95%聚甲基聚硅氧烷，对应USP药典G27固定相，可用于酮类的分离[7].

1.2.2 标准溶液配制

分别称取2,4戊二酮、2-庚酮和环己酮3种标准物质0.492 4、3.531 5和4.437 2 g，用色谱纯乙醇定容到50 mL容量瓶中，得到3种物质的标准储备液.

为减少定量误差，通常要求标准品的浓度与被测组分浓度接近. 分别称取3种储备液一定体积，定容到50 mL容量瓶. 量取的储备液体积和混标液质量浓度分别如表1、2所列.

表1 量取储备液体积Table 1 Volume of stock solution mL

表2 混合标准溶液的质量浓度Table 2 Concentration of mixed standard solution /(mg/mL)

1.2.3 检测

测试方法的精密度及加标回收率，并对实际样品进行分析.

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

初始色谱条件由企业提供：初温40 ℃，保持2 min，以20 ℃/min的速率升至60 ℃，然后以25 ℃/min的速率升至250 ℃保持4 min.

优化色谱条件：初温72 ℃，保持0.8 min，以15 ℃/min的速率升至74 ℃，保持4.8 min，后以25 ℃/min的速率升至250 ℃保持4 min. 进样口温度：150 ℃；检测器温度：270 ℃；载气：高纯氮气；毛细管柱流速：0.98 mL/mim；进样方式：分流进样，分流比为60∶1.

初始色谱条件和优化色谱条件下的色谱图如图1、2所示.

图1 初始条件的样品的色谱图Fig.1 Chromatogram of sample under initial conditions

图2 优化条件的样品的色谱图Fig.2 Chromatogram of sample under optimized conditions

由图1可知，根据标准品的出峰情况，混合标准溶液出峰顺序依次为溶剂乙醇、2,4-戊二酮、2-庚酮和环己酮，保留时间分别为3.600、5.507和5.747 min. 在原始色谱条件下，环己酮(155 ℃)和2-庚酮(149 ℃)沸点相似[1]，保留时间非常接近，谱图中两种物质的峰没有完全分开.

由图2可以看出，在优化条件下，2-庚酮和环己酮两种样品的出峰情况良好，其分辨率RS由式(1)计算[8]，结果为1.8，满足样品分辨率大于等于1.5的要求，说明两种物质已完全分离.

(1)

式中，tR2和tR1分别为相邻两峰的保留时间，Y1和Y2分别为两峰的峰底宽度.

2.2 混合标准溶液色谱图及标准曲线

按1.2.1中所选色谱条件，对混合标准溶液进行分析，其色谱图如图3所示.

图3 混合标准溶液色谱图Fig.3 Chromatograms of mixed standard solutions

根据测得的混合标准溶液中各组分的峰面积，建立浓度y对峰面积x的关系标准曲线，各组分的线性方程结果，以信噪比(S/N)为3时对应的标准品浓度，作为仪器最低检出限( LOD)[9]，结果如表3所列.

表3 各组分标准曲线线性方程和最低检出限(LOD)Table 3 Linear equation and limits of detection (LOD) of method

由表3可见，各组分的标准曲线的相关系数r均大于0.999，说明该方法线性好，拟合度高.

2.3 精密度

取同一样品溶液，连续进样5次，计算样品精密度，方法的精密度的测定如表4所列.

由表4可见，该方法相对标准偏差RSD均低于5%，根据样品中不同组分的浓度范围，符合质量控制RSD低于10%的要求[10]，说明该方法精密度良好.

2.4 加标回收率

用加标回收率来评价方法准确度[11]. 从5个样品中随机抽取2个，分别吸取0.1 mL样品溶液，用色谱纯乙醇溶解定容于50 mL的容量瓶，测定样品浓度. 另取2个50 mL的容量瓶，加入样品溶液0.1 mL，再加入与样品溶液各组分含量一致的标准溶液(按照样∶标准品=1∶1加标)，用色谱纯乙醇定容后测定质量浓度，计算加标回收率. 样品加标回收率测试结果如表5所列.