请输入关键字:



 

 


毛细管色谱柱分离氯苯类化合物的优化--苏娜

(2006-11-20 8:22:37)


  作者简介:苏娜(1962-),女,辽宁沈阳人,工程师。
  ·监测与分析·
  毛细管色谱柱分离氯苯类化合物的优化
  Optimization of Capillary Columns for Separating Chlorinated Benzenes
  苏娜曲健(沈阳市环境监测中心站沈阳110016)
  摘要:介绍了不同极性毛细管色谱柱分离11种氯苯类化合物的方法,通过实验证明,随着色谱柱极性的增加,11种化合物的分离得到改善,采用DB-5和AC-20双柱定性可以避免各种氯代物的干扰,达到准确定性的目的。
  关键词:毛细管色谱柱氯苯类化合物分离
  AbstractIn this article, we introduced the method of separating
 chlorinated benzenes by different polarity capillary columns. The result 
showed that the separation of 11chlorinated benzenes was improved with 
increasing the polarity of capillary columns. The  fused-silica capillary 
columns DB-5 and AC-20 were the best dual columns for separation of chlorinated
 benzenes which could give the better resolution and selectivity.
  Key wordsCapillary ColumnsChlorinated DenzenesSeparation
  氯代苯类化合物通常采用气相色谱法测定,对于低氯取代苯(氯苯,二氯苯和三氯苯)多采用氢焰离子化检测器检测,而多氯取代苯则采用电子捕获检测器检测,本文所述氯代苯类是除氯苯以外的11种氯苯类化合物。目前,国内多采用填充色谱柱(2%有机皂土+2%DC-200/101白色硅烷化担体,2m×2-3mmid)进行分离,由于填充色谱柱短,柱效差,虽然11种氯苯类化合物可以得到分离,但是由于色谱峰较钝,各种化合物的保留时间接近,在进行复杂样品的分析测试中很容易出现定性错误,使分析的准确度大大降低,而毛细管色谱柱恰好能克服这些缺点,较高的柱效能使大多数化合物得到完全分离,选择两根合适的色谱柱,克服个别化合物共洗脱的缺点,可以保证全部11种氯代苯类化合物得到十分准确的定性。
1实验部分
  1.1仪器及试剂
  气相色谱仪:Agilent 6890N(附μECD检测器)
  正己烷:色谱纯
  氯苯类标准物质:色谱纯,由Chemservice 提供,浓度配置比例二氯苯(1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯):三氯苯(1,3,5-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,3-三氯苯):四氯苯(1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯、1,2,3,4-四氯苯):五氯苯:六氯苯=20∶25∶2∶1∶1
  1.2毛细管色谱柱的选择
  为了将上述11种氯代苯类化合物完全分离,我们选择了四根不同极性的色谱柱见表1,
  分别为 HP-5、DB-35、DB-17、AC-20,色谱柱的极性依次增加,AC-20色谱柱的属于强极性柱。
  2结果与讨论
  2.1色谱条件
  各色谱柱的色谱条件见表2,由于HP-5色谱柱内径较粗,载气流速较其它色谱柱快,DB-35色谱柱液膜较厚,出峰时间较晚,所以起始温度较高。
  表1毛细柱的种类及极性
  毛细柱名称固定液名称规格最高使用温度/℃极性
  HP-5/相当于DB-5聚(5%苯基)-二甲基硅氧烷30m×032mm×025μm325非极性
  DB-35聚(35%苯基)-二甲基硅氧烷30m×025mm×10μm300中等极性
  DB-17聚(50%苯基)-二甲基硅氧烷30m×025mm×025μm280中等极性
  AC-20聚乙二醇20M25m×025mm×025μm240极性
  表2色谱条件
  毛细柱名称检测器温度进样口温度载气流速柱温
  HP-5DB-35DB-17AC-20 
  310℃310℃310℃310℃
  240℃240℃240℃240℃
  12/mL·min-110/mL·min-110/mL·min-110/mL·min-1
  70℃(15min)5℃/min240℃
  120℃(15min)5℃/min185℃(15)8℃/min240℃
  70℃(15min)5℃/min240℃
  70℃(15min)5℃/min175℃(2min)8℃/min210℃(4min)
  2.2不同色谱柱的分离结果
  氯苯类化合物在不同色谱柱的保留时间见表3,图1、图2、图3、分别是1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯在DB-35、DB- 17、AC-20色谱柱上的分离效果图。1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯在非极性色谱柱HP-5上完全没有分开(图略),在中等极性色谱上DB-35、DB-17上没有得到较好分离,而在极性柱AC-20上完全分开。另外,随着色谱柱的极性增强,1,4二氯苯和1,3-二氯苯的分离效果越来越好。11种氯苯类化合物在极性色谱柱AC-20的分离效果最好,可以完全分开。 
  2.3结论
  (1)随着色谱柱极性增强,1,3-二氯苯、1,4-二氯苯的分离度增大(详见色谱图中前两个色谱峰)。
  表3氯苯类化合物在不同色谱柱的保留时间/min
  编号化合物名称HP-5DB-35DB-17AC-20
  12345678910111,3-二氯苯1,4-二氯苯1,2-二氯苯1,3,5-三氯苯1,2,4-三氯苯1,2,3-三氯苯1,2,3,5-四氯苯1,2,4,5-四氯苯1,2,3,4-四氯苯五氯苯六氯苯70827222774610097112461217415084150841634419746239687281749682479995116441301315635156861771220907249967045736680919772116821314015495156091748220632250701053810991117261210614037153461620316379187402064124717
  图1在DB-35色谱柱分离图2DB-17色谱柱分离图3在AC-20色谱柱分离
  (2)随着色谱柱极性增强,1,2,3,5-四氯苯和1,2,4,5-四氯苯的分离得到改善,采用非极性色谱柱,两个化合物完全不能分离,而采用极性色谱柱,两个化合物基本能够分开,详细结果见上述谱图。
  (3)11种氯苯类化合物(1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、1,3,5-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯、1,2,3,4-四氯苯、五氯苯:六氯苯)在极性色谱柱上可以得到完全分离。
  (4)氯苯类化合物采用 AC-20和DB-5双柱定量定性的确定:据文献报道[1],在DB-WAX色谱柱(极性等同于AC-20)上2-氯萘和五氯苯会形成共洗脱化合物,在同一个保留时间出峰,从而干扰目标化合物的测定;DB-5色谱柱上1,4-二氯苯和苄基氯、1,2,3,5-四氯苯和1,2,4,5-四氯苯、1,2,3,4-四氯苯和2-氯萘会形成共洗脱化合物,同时流出色谱柱;DB-17色谱柱上苄基氯/1,2-二氯苯/六氯乙烷、二氯甲基苯/1,2,4-三氯苯/六氯丁二烯、1,2,4,5-四氯苯/1,2,3,5也是三对难以分离的化合物。实际工作中,由于环境样品复杂的组成,无法预测共洗脱化合物是否存在,任何单一的色谱柱都很难做到准确定性、定量,所以要对氯苯类化合物准确定性、定量分析必须采用两根色谱柱。采用DB-5和DB-WAX双色谱柱进行分析,可以保证11种氯苯类化合物避开其他含氯化合物的干扰,准确定性、定量。在实际测试中,我们可以采用极性色谱柱(相当于DB-WAX)作为分析柱,非极性色谱柱(相当于DB-5)作为验证柱,重点考察五氯苯出峰处是否存在共洗脱化合物,如果极性色谱柱的定性定量结果与非极性色谱柱的定性定量结果一致,则表明五氯苯存在;如果极性色谱柱的定量结果大于非极性色谱柱的定量结果,则表明共洗脱化合物2-氯萘存在,则定性定量结果以非极性色谱柱为准。可以看出,干化污泥作为燃料,开发潜力很大。通过焚烧既可以达到最大程度的减容,又可以利用热交换装置(如余热锅炉)回收热量,产生的蒸汽用来供热采暖或驱动汽轮机发电。污泥焚烧过程的核心设备是焚烧炉,目前使用的焚烧炉有立式多层炉、回转窑炉、流化床炉、喷射焚烧炉等,应用最广泛的是流化床焚烧炉。污泥焚烧成本较高,在污泥的性质或量大不能农用时可考虑采用。另外,还可用污泥、煤及其他添加剂配制成"合成燃料",作工业窑炉或生活锅炉的辅助燃料。
  4.5.3低温热解
  目前正在发展一种新的热能利用技术—低温热解,即在400℃~500℃、常压和缺氧条件下,借助污泥中所含的硅酸铝和重金属(尤其是铜)的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物,最终产物为燃料油、气和碳。热解前的污泥干燥就可利用这些低级燃料(燃料气、碳)的燃烧来提供能量,实现能量循环;热解生成的油(质量上类似于中号燃料油)还可用来发电。第一座工业规模的污泥炼油厂在澳大利亚柏斯,处理干污泥量可达25t/d。
  5结束语
  随着工业和城市的发展,污水处理率的提高,城市污泥产量必然越来越大。目前,污泥已经被认为是一种很有利用价值的潜在资源,由于我国是一个农业大国,将经过稳定化、无害化处理后的污泥进行土地循环利用,应该是我国污泥资源化利用较有前景的一种途径。鉴于污泥土地利用所涉及的研究与利用等方面的种种问题,要想达到安全有效的目标,需要政府有计划地组织环境保护部门同农业部门开展污泥土地利用方面的科学研究,以经济、安全、合理、有效、有益的原则利用污泥,以发挥其巨大的经济效益、社会效益和生态效益。
  参考文献
  1.庄伟强等主编.固体废弃物处理与处置.北京:化学工业出版社,2004.
  2.边炳鑫等主编.固体废弃物预处理与分选技术.北京:化学工业出版社, 2005.
  3.赵鸣等主编.污泥资源化利用的途径与分析.北京:再生资源研究,2004.
  4.污泥资源化处理与处置现状及展望.给排水在线,2005.4.11.

主办单位:
沈阳市环保产业协会 电话:024-24860918  
技术支持:
沈阳市经济信息中心 沈阳市政府网络数据中心 电话:024-88156633