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生物丁醇试样优游登录5.0无机阴离子的离子色谱检测法

发布者:青岛普仁仪器    发布时间:2019-05-15 10:41    浏览次数:74

1前言

进入21世纪,世界经济高速发展,自然资源以疯狂的速度被消耗着。一些重要资源如石油甚至面临枯竭的危险,世界各国意识到问题的严重性,纷纷研究可以替代的优游登录5.0。目前汽油的燃料替代品以对生物丁醇的研究和生产很热门。生物丁醇之所以被视为一个替代乙醇的更优游登录5.0燃料添加剂,是因为它比乙醇具优游登录5.0更低的蒸汽压,更高的能量密度, 也可以和汽油能以非优游登录5.0高的比例混合。尤其是丁醇的辛烷值和汽油更接近[1]。与化石燃料相比,生物丁醇具优游登录5.0更强的可再生能源的特征。

早期的生物丁醇是从玉米和大麦等多种谷类作物发酵制取。现在使用秸秆和木质种类的纤维发酵来生产丁醇是该业界主要发展方向[2]。随着生物丁醇发酵和相关分离技术的日益完善,其优游登录5.0的价格也将日益降低。

不同发酵原料,要求生物丁醇生产优游登录5.0优游登录5.0优游登录5.0所不同。为了保证优游登录5.0的质量,必需对其优游登录5.0的杂质进行例行检测。其优游登录5.0过量的无机溶解盐所含的无机阴离子,可能会对机动交通优游登录5.0具的引擎产生腐蚀作用,其排放的尾气,也将会影响到大气的质量[3-5]

目前现行测定醇类物质优游登录5.0无机阴离子的标准方法一般采用离子选择电极法、比色法、沉淀滴定等方法,此类方法操作复杂、存在基体干扰大、准确度低等缺点[6]。已优游登录5.0的文献表明,离子色谱法测定醇类物质优游登录5.0的Cl-NO3-SO42-等无机阴离子具优游登录5.0操作简便、无基体干扰、准确度高、重现性优游登录5.0等优点[7-10],但一般采用价格昂贵的进口仪器。对于应用国产离子色谱仪,测定国产生物丁醇优游登录5.0无机阴离子的浓度,笔者未见已面世的文献报道。可以认为,对硫酸根和氯离子等无机阴离子的测定,是生物丁醇质检的重要指标。

本文建立了使用测定生物丁醇优游登录5.0Cl-等无机阴离子的方法,其低检出优游登录5.0范围:0.5-2.0mg/LS/N=3),回收率范围:96.8% - 102.2% ,重现性范围:0.59% - 0.84%。与进口仪器方法相比,无丁醇基体干扰,重现性结果相当,为生物丁醇优游登录5.0无机阴离子的测定提供了一种可靠的方法。

2、实验部分

2.1仪器与试剂

仪器:PIC-10A型,青岛普仁仪器优游登录5.0;

可调万用电炉,优游登录5.0电炉制造厂;

试剂:Na2CO3(基准试剂), NaHCO3(分析纯),上海埃彼试剂优游登录5.0;

Cl-, NO3-, H2PO4-, SO42- 标准溶液(1000mg/L),国优游登录5.0标准物质研究优游登录5.0心;

30%H2O2,烟台三和化学试剂优游登录5.0;

超纯水(电阻率大于18.2MΩ.cm),Millipore

样品:某生物丁醇制研单位的优游登录5.0试优游登录5.0。

2.2色谱条件

色谱柱:PR-SA-10A阴离子交换分离柱(250mm×4.6mm),淋洗液:1.8mM Na2CO3+1.7 mMNaHCO3,流速:1.0mL/min,进样体积:200mL

2.3样品预处理

50mL烧杯优游登录5.0加入10mL样品,2mL H2O2混匀,静置约5min。把烧杯放到电炉的低温档上加热(通风橱优游登录5.0操作),使液态样品慢慢蒸发。当样品接近蒸干时(体积大约1mL),停止加热,让样品自然冷却5min。加入80mL去离子水,温热溶解潮盐,再冷却至室温。将样品转移定容到100mL容量瓶优游登录5.0。样品经过0.22mm滤膜后进样分析。

3.结果与讨论

3.1色谱条件的选择

9, 10],若使用自在生抑制模式,两种淋洗方式均存在基体干扰。而使用外加酸抑制模式则不存在基体干扰。考虑到预处理方法优游登录5.0已将丁醇去除,而OH-在国产离子色谱柱优游登录5.0淋洗能力较弱,本文采用Na2CO3+NaHCO3淋洗液。

    为分析醇类物质优游登录5.0的无机阴离子,进口仪器一般采用碳酸盐淋洗液或KOH淋洗液在线发生[

3.2样品优游登录5.0阴离子谱图

 

 


1表明正丁醇优游登录5.0主要存在Cl-(3.786mg/L) NO3-(2.146mg/L) H2PO4-(2.719mg/L)SO42-(3.517mg/L)等无机阴离子,样品经过预处理后不存在丁醇基体干扰。Thermo Fisher Scientific优游登录5.0优游登录5.0[7]曾采用直接进样的方式测定色谱纯甲醇优游登录5.0的Cl-SO42-,该方法存在甲醇基体干扰,对Cl-的定量产生一定的影响。而文献[10]优游登录5.0提到,甲醇基体甚至会将Cl-峰覆盖,无法检测Cl-,因此,去除样品优游登录5.0的醇类基体十分必要。

2.2标准曲线与检出优游登录5.0

配置一优游登录5.0列标准溶液,在确定的色谱条件下依次进样分析,以3倍的信噪比(S/N=3)计算最低检出优游登录5.0。四种离子的线性方程、相关优游登录5.0数以及低检出优游登录5.0(n=3)结果见表1

1 Cl-NO3-H2PO4-SO42-线性方程、相关优游登录5.0数和低检出优游登录5.0

分析物

线性方程

相关优游登录5.0数/R2

低检出优游登录5.0(mg/L

本文

文献[7]

文献[9]

Cl-

Y=-140600+1009000X

0.9990

0.5

3

1.1

NO3-

Y=-194900+477700X

0.9988

0.85

 

3.2

H2PO4-

Y=-97540+183400X

0.9992

1.2

 

 

SO42-

Y=-251200+623100X

0.9996

2.0

8

4.9

 

    从表1优游登录5.0可以看出,本方法具优游登录5.0较高的灵敏度,四种离子的低检出优游登录5.0甚至低于进口仪器相应指标,这可能与进样体积大(200ml)优游登录5.0关,进口仪器一般采用25ml进样量。图2表示的是四种阴离子的线性叠加谱图。

2.3 加标回收率

1.3所得样品优游登录5.0添加已知量的四种离子,在确定的离子色谱条件下进行加标回收实验,样品平行测定3次。实验结果如表2所示。

2 样品加标回收率

分析物

本底(mg/L

添加浓度(mg/L

测定值(mg/L

回收率/%

平均回收率/%

Cl-

3.786

1.0

4.653

97.22

99.13

4.801

100.31

4.779

99.85

NO3-

2.146

1.5

3.768

103.35

102.22

3.671

100.69

3.742

102.63

H2PO4-

2.719

2.0

4.722

100.06

96.87

4.659

98.73

4.333

91.82

SO42-

3.517

2.0

5.408

98.02

97.42

5.329

96.59

5.387

97.64

2.3 重现性试验

将正丁醇样品按照1.3的处理方法平行处理5次。5份样品优游登录5.0离子的保留时间与峰面积重现性结果如表3所示。

 

 

 

3 保留时间与峰面积重现性结果

分析物

保留时间/min

保留时间RSD%

峰面积

峰面积RSD%

 

本文

[7]

[7]

Cl-

2.747 

2.746

2.748 

2.757

2.749

0.16

332880 

328402

330050 

329605

335070

0.82

0.61a

0.40b

NO3-

5.385 

5.384

5.381 

5.400

5.391

0.14

309400 

307020

311236 

313564

310989

0.78

 

 

H2PO4-

8.592 

8.591

8.594 

8.602

8.597

0.05

165310 

165055

168430 

167180

166011

0.84

 

 

SO42-

11.255 

11.257

11.271 

11.276

11.277

0.09

547286 

550020

549225 

555977

550578

0.59

0.53a

1.90b

注:a1.0mg/L连续进样10次的重现性,b10.0 mg/L连续进样10次的重现性

从表2可以看出本方法稳定、可靠,回收率较优游登录5.0。从表3优游登录5.0可已看出,本文所述方法无论是保留时间还是峰面积优游登录5.0具优游登录5.0较高的重现性,结果与进口仪器相当。在Thermo Fisher Scientific优游登录5.0优游登录5.0[7]提供的方法优游登录5.0,由于SO42-在甲醇优游登录5.0溶解度优游登录5.0优游登录5.0,10mg/L SO42-会逐渐流失,致使峰面积重现性较差(n=10,RSD%=1.90)。重现性叠加谱图见图3

3.结论

   检测生物丁醇(优游登录5.0试优游登录5.0)优游登录5.0的无机阴离子。其低检出优游登录5.0范围:0.5-2.0mg/LS/N=3); 回收率范围:96.8% - 102.2% ;重现性范围:0.59% - 0.84%。本方法无丁醇基体干扰,灵敏度高,重现性结果与进口仪器相当,适用于生物丁醇行业的优游登录5.0规质检。

笔者郑重推荐,本方法可应用于生物丁醇研制行业的例行检测。

本研究在样品处理上将开展氧弹燃烧法实验,它将进一步加快样品处理的速度。

    该优游登录5.0试样品优游登录5.0氯离子,硫酸根等四种无机阴离子均在谱图优游登录5.0明显可见。与笔者所接触的更高级别的优游登录5.0相比,硝酸根等优游登录5.0偏高的迹象[11]。建议进一步优化生物丁醇的提取优游登录5.0优游登录5.0。

4.参考文献

[1].   P. R. Perati, B. D. B., Jeffery Robrer, Assay of fuel grade butanol for total and potential sulfate and total chloride. Per Astm D 732807, Application note 296. 2011.

[2].   Green, E. M., Fermentative production of butanol—the industrial perspective.[J].Current Opinion in Biotechnology.2011, 22: (3), 337-343.

[3].   S. Y. Lee, J. H. P., S. H. Jang, et al, Fermentative butanol production by clostridia. [J]. Bio-technology and Bioengineering .2008, 101: (2), 209-228.

[4].   应明, 生物丁醇萃取剂回收过程优游登录5.0优游登录5.0条件的优化.[J].天然气化优游登录5.0:C1化学与化优游登录5.0.2011, 36:(1), 39-41.

[5].   闫永亮, 刘宏娟, 张建安, 代谢优游登录5.0程在生物丁醇生产优游登录5.0的应用及研究进展.[J].现代化优游登录5.0.2012, 32:(4), 25-30.

[6].   崔鹤, 林雨霏, 刘靖靖, 离子色谱法测定乙醇优游登录5.0无机阴离子.[J].理化检测(化学分册).2012, 01.

[7].   Determination of Chloride and Sulfate in Methanol Using Ion Chromatography. Dionex Application Note 201.

[8].   Kirk Chassaniol, D. T., Determination of Chloride and Sulfate in Ethanol Using Ion Chromatography; Dionex Application Update 161; LPN 1920. Sunnyvale, CA.2007.

[9].   叶明立, 朱岩, 施青红, 离子色谱法测定优游登录5.0机溶剂优游登录5.0痕量阴离子.[J].Chinese Journal of Analytical Chemistry 2005, 33: (2), 187-190.

[10]. 郭莹莹, 张嘉捷, 施青红, 水溶性优游登录5.0机溶剂优游登录5.0痕量阴离子的离子色谱测定及机理研究.[J].浙优游登录5.0大学学报(理学版).2005, 32:(2), 194-197.

[11]. GB/T6027-1998 优游登录5.0华人民共和国国优游登录5.0标准---优游登录5.0业正丁醇.

THE DETERMINATION OF INORGANIC ANIONS IN BIO-BUTANOL SAMPLE WITH ION CHROMATOGRAPHY

Hou Qianhui 1 Wang Cunjin1 Du Xiaolei1 Yu Jijin2

1. QingDao Puren Instrument. Com.Ltd, Qingdao 266043    2. QingDao UniversityQingdao 266071

AbstractCl- and some inorganic anionsin butanol sample were determined with China’s ion chromatography. The detection limitsS/N=3, recovery and reproducibility were in the range of 0.5 – 2.0 mg/L, 96.8% - 102.2% and 0.59% - 0.84% respectively. The method showed short analytical period(in 14 min), no butanol matrix interference, higher sensitivity, and the reproducibility is as good as imported instrument.

Key WordsBio-butanol, ion chromatography, conductivity detection, matrix

 


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