化工分析中气相色谱法的运用

陈良敏

（中海壳牌石油化工有限公司，广东 惠州 516086）

0 引言

进入21世纪以来，越来越多的理论知识、技术等和现实应用行业相结合，使各个行业发展过程中获得了更可靠的支撑。气相色谱法是当下检测物质含量的重要方法之一，当下在化工行业中占据重要地位，运用范围也有不断拓展趋势，用于石油、化工、电力、食品等行业中均取得了十分理想的效果。文章主要以气相色谱法为研究对象，较为详细地研究分析其在化工实践中的应用情况，希望为技术普及能提供一定理论支持。

1 气相色谱法原理

气相色谱法主要用于分离性质类型的物质，比如同位素、对映体及成分构成复杂的混合物。结合固定相状态的差异，可以将其分成气-固色谱(GSC)、气-液色谱(GLC)两种类型。主要是应用不同物质在沸点、极性及吸附性等方面存在的差异去分离混合物。在气化室，被分析样品瞬时气化，而后流动相将其整合至色谱柱内，色谱柱中涂擦固定相，因为样品不同组分在沸点、分配系数等方面有差异，会导致流动相与固定相之间屡次分配或吸附组分，此时它们在色谱柱内的停滞时长有差异，其中在固定相内，分配系数偏小的组分会率先流出色谱柱，系数较大的组分后流出，这样便实现分离组分的目标[1]。流出的组分会按序进入至检测器内，转型成电信号，被检组分含量越高或浓度越大，电信号就越大，以上这些信号被放大处理后，将会被统一记录形成色谱图。结合色谱图上各个峰被留存的时间，定性分析组分，依照各峰面积或高度，完成定量分析。

2 气相色谱法的优点

（1）选择性高：对性质相似度极高的物质表现出很强的分离能力；

（2）分离效率高：单个25 m毛细柱能完成汽油内50～100多个组分的分析任务；

（3）灵敏度高：配置了灵敏度极高的检测器，能精准的检出10-11～10-12g的痕量物质；

（4）分析快速：这优势是相对化学分析法来讲的，其一般落实一个分析任务时耗时几分钟或十几分钟，并且试样用量少，气样、液样分别只需1 mL、0.5～1 µL左右。

3 气相色谱在化工分析领域中的应用

3.1 测定脂肪酸类

既往多利用滴定法、比色法测定脂肪酸类物质，经常会暴露出适用或测定范畴不够等情况。如果选用气相色谱法测定脂肪酸类物质，则以上问题将会迎刃而解。该项测定技术有益于缩短预测时间，提升操作的便捷性，明显提高了测量工作效率，凸显出技术的实用性。利用气相色谱法检测脂肪酸时，也能结合试样特征，灵活规划其所属类型，通过监测脂肪酸类物质含量，持续优化其生产工艺，改善产品质量；全面掌握化工分析中部分有机物的降解速率、数量等，对化工分析工作整体推进起到较大的促进作用[2]。

3.2 提升化工精度及分析密度

在化工分析实践中，规范、合理的应用气相色谱法，能明显提升分析结果的精准度及分析混合物的密度，并基于科学化的配置过程生成标准气，利用气相色谱法精准检出不同气体的浓度值，完成部分气体密度及精度的重复性分析。气相色谱法配合使用部分仪器能实现对化工成分的智能化分析，分析结果相互独立，达到综合计算，规避对有关成分检测分析过程形成的干扰[2]。化学分析阶段，一定要确保气体燃烧机吸收完全性及过程可靠性，规避发生漏气等问题。力争在气相色谱法的协助下，减少分析气体过程中手工计算量，利用智能化分析过程提高气体分析速度与质量，促进气相分析现代化实现。

3.3 分析烃类气体

化工企业运作阶段，尤其是煤化工、石油化工生产、提炼煤时，会生成多种气体，可以利用气相色谱法去分析这些气体，主要是采用填充柱双热导检测器进行的，以上这种检测方法操作便捷、流程简单，应用范围较宽广，能够精准分离、检测永久性及烃类气体[3]。近些年中，国内很多化工研究院陆续应用气相色谱法去分析高纯丙烯、乙烯等气体，明显提升了分离操作的精准性，取得的分离效果是十分满意的[3]。

3.4 化工领域

化工生产阶段，会生成很多废气，H2、O2、CO2、CO等均是废气的主要成分，在分析以上复杂气体时，可以采用13 x填充柱或5 A填充柱，以上两种色谱柱最大的区别是分析时间有差异，故取得的分析效果也有差异，但其市场售价是一致的。如果采用13 x填充柱分析时，耗时相对较短，造成相邻峰的距离较短，可能会导致部分峰之间相互连接，特别是CO的峰快速移动，基本没有较长的时间去持续分析效果，很难确保检测结果的精准性。如果应用5 A填充柱，进样分析时间偏长，不同峰之间的距离被拉长，特别是CO、CH4两个峰之间的距离过远，且柱的持续时间也较长，为检测分析工作推进创造了一些便利条件。

分子筛是13 x、5 A填充柱内的主要成分，分子筛作为一种较新的吸附剂，近些年中在气固色谱分析工作中有广泛应用，自身还被叫做泡沸石或沸石，通常是利用氧桥键连接硅氧或铝氧四面体形成的结晶状态。方钠型4 A、5 A与八面型13 x分子筛在气固色谱检测中有较高的应用频率。分子筛自身的吸水能力较强，在分析结束后，水分子会占据分子筛内的空穴，弱化其活性。故而利用色谱法开展分析工作时，分析人员要尽量保证载气的干燥性，当发现分子筛吸水活性降低到不能继续进行色谱分析时，需对分子筛进行二次活化[4]。

利用气相色谱法分离与检测化工气体时，要科学设置有关色谱条件，色谱柱的最高使用温度200 ℃，维持柱箱温度50 ℃上下，和进样器温度设置情况尽量统一，检测器温度以100 ℃左右为宜。调整载气流动速度环节中，一定要确保两路流速均衡，基于30 mL/min速度进样，维持基线的稳定性。气相色谱仪利用直接进样的方法，将柱前压力维持在0.1 MPa上下。在设置好以上参数后，就可以检测气体样品。比较最后所得的样品图谱与标准图谱，便能顺利获得废气内各类气体的纯度、杂质成分及相应的含量。在实践中，也需要科学配置色谱柱，煤化工行业内，通常建议利用不锈钢柱管进行配置，将内径、柱管长度均控制在3 mm左右，并且要依照气体分离要求的柱长于内径，科学设计出固定相比例。在制备好色谱柱以后，需要在100 ℃高温条件下连续进行8 h的载气老化处理，毛细管色谱柱内径偏小，通常在1 mm之内，形成的颗粒间隙更小，需要更少量的固定液，通常将填充高度控制在0.3 mm之内[4]。

3.5 分析乙烯

主要是采用气相色谱法检测乙烯内含氧化合物，具体是通过实验过程实现的。

选择7890气相色谱仪装置，并配置了气体稀释、氢气火焰离子化学检测、聚合级乙烯装置等；还有内含氧化合物的混合物质A，A内有二甲醚、乙醛、丙醛、甲醇等多种化合物（选用N2做底气）[5]。

实验中选择的气相色谱条件如下：一是保证进样口汽化温度200 ℃左右，应用10 m×0.53 mL色谱柱及阀箱内温度达90 ℃的设备，载气量5.5 mL/min；二是确保初始柱温130 ℃，以25 ℃/min速度上升，190 ℃时达上限，时间维持30 min；后续每间隔1 min上升5 ℃，200 ℃是上限，维持2 min；三是控制检测装置温度250 ℃，氢气、氮气流量分别是10 mL/min、30 mL/min左右，两者分流比10:1，维持进样体积0.25 mL。

采用注射装置分别选择7种氧化合物的物质开展实验分析，具体是把其输注到饱满的标准气体装置中，结合峰面积、峰高判断其性质。详细数据如图1所示，完成分离操作仅历时40 min，各个峰高分离距离提示较均匀，并且尖锐，处于完全分离状态[6]。

图1 气相色谱图

在气体稀释装置的协助下，将含氧化合物指定气体输注至无含氧化合物的乙烯气体中，并且按照以上设定的色谱条件进行稀释操作后进行分析，依次检测验收其回收率，借此方式确保数据的精准性。综合试样检测数据后，发现其内部不同化合物均实现了良好分离，且能较好地满足了样品检测的现实需求。其中二甲醚、MTBE、甲醇、乙醇、乙醛、丙醛、丙酮的含量分别是＜0.18、＜0.08、＜0.70、＜0.73、＜0.71、＜0.35、＜0.24 mL/m³。

4 结语

化工企业为强化自身的市场竞争力，在后续运营发展中会加大气相色谱法的应用力度，改善行业发展面貌，使人们的生命健康得到更大保障。可见，气相色谱法将会有更大的应用和发展空间。新时期下，化工工艺程序将会更复杂，气相分析中会滋生出新的问题，故而应使气相色谱法和其他先进技术相结合，进而在实践中取得更优异的分析检测效果。