气相色谱法分析丙酮中杂质方法优化
王叶婷
(万华化学(宁波)有限公司,浙江省 宁波市 315812)
装置生产属于间歇性生产,目前采用的是《丙酮中三乙胺、丙烯酸酯类单体含量测定v2.0》和《丙酮中甲醇、乙醇含量的测定v2.0》均为自主研发的方法。两者方法均为外标法,但在降本提效的背景要求下,现用方法存在以下两点弊端:
⑴分析样品均为精制丙酮,但需两台色谱进行操作,就会导致单台的色谱利用率下降。
⑵方法维护需要制作2条外标法曲线,维护成本较高。
| 丙酮中三乙胺、丙烯酸酯类单体含量的测定方法 | 丙酮中甲醇、乙醇含量测定分析方法 |
进样口温度 | 250 ℃ | 200 ℃ |
程序升温 | 程序升温50℃保持 2 分钟,以 5℃/min 升温至100℃保持0min,以 20℃/min 升温至280℃ 保持 5 min | 程序升温45℃保持 2 分钟,以5℃/min升温至100℃保持 0 min,以 20 ℃/min 升温至240 ℃ 保持 5 min |
检测器温度 | 300 ℃ | 250℃ |
表1:方法差异点
图1:《丙酮中甲醇、乙醇含量测定分析方法》运行谱图
图2:《丙酮中三乙胺、丙烯酸酯类单体含量的测定方法》运行谱图
根据两者方法的异同点,考虑采用HP-5色谱柱进行实验,分流比、各气体流量保持不变,在该参数实验条件下进行定性实验,具体实验参数见下表2:
| 丙酮中三乙胺、甲醇、乙醇及丙烯酸酯类单体含量的测定方法 |
色谱柱型号 | HP-5 (30m x 320μm x 0.25μm) |
进样口温度 | 250 ℃ |
分流比 | 50:1 |
程序升温 | 程序升温45℃保持 2 分钟,以 5℃/min 升温至100℃保持0min,后运行250℃运行5min |
检测器温度 | 250 ℃ |
氢气 | 40 mL/min |
空气 | 400 mL/min |
尾吹气 | 25 mL /min |
柱流量 | 1.0 mL/min |
进样量 | 1μL |
表2:实验参数条件
实验用试剂
试剂 | 级别 |
精制丙酮 | AP装置副产物 |
甲醇 | HPLC |
乙醇 | AR |
三乙胺 | >99.0% |
乙酸乙烯酯(VAc) | >99.0% |
甲基丙烯酸甲酯(MMA) | >99.0% |
丙烯酸丁酯(BA) | >99.0% |
苯乙烯(ST) | >99.0% |
甲基丙烯酸丁酯(BMA) | >99.0% |
表3:实验用试剂表单 |
根据上述的条件开展目标物定性工作,各目标物均可独立出峰,且保留时间见下表4:
目标物 | 保留时间(min) |
甲醇 | 2.284 |
乙醇 | 2.932 |
BMA | 11.379 |
BA | 8.923 |
MMA | 4.765 |
三乙胺 | 4.363 |
ST | 8.836 |
表4:目标物保留时间
图3:优化后方法运行谱图
⑴丙酮母液配制(5000mg/kg):向100ml容量瓶内称取甲醇0.2633g、乙醇0.2552g、BMA 0.2664g、BA 0.2592g、MMA 0.2658g、三乙胺0.2589g、ST 0.2560g,加入丙酮42.0967g,摇匀,得到实际配置甲醇溶液浓度为5994.79mg/kg,乙醇溶液浓度为5810.37mg/kg,BMA溶液浓度为6065.37mg/kg,BA溶液浓度为5901.44mg/kg,MMA溶液浓度为6051.71mg/kg,三乙胺溶液浓度为5894.61mg/kg,ST溶液浓度为5828.58mg/kg,分别用混合丙酮对丙酮母液稀释,得到标准溶液。
⑵准确称量1.0150g丙酮母液至顶空瓶中,加入丙酮11.0230g,摇匀,配制成甲醇浓度为505.46mg/kg,乙醇浓度为489.91mg/kg,BMA溶液浓度为511.41mg/kg,BA溶液浓度为497.59mg/kg,MMA溶液浓度为510.26mg/kg,ST溶液浓度为491.44mg/kg。三乙胺溶液浓度为497.01mg/kg此为标准溶液A;
级别 | 甲醇含量mg/kg | 乙醇含量mg/kg | BMA含量mg/kg | BA含量mg/kg | MMA含量mg/kg | 三乙胺含量mg/kg | ST含量mg/kg |
E | 10.2 | 9.88 | 10.32 | 10.04 | 10.29 | 10.03 | 9.91 |
D | 54.59 | 52.91 | 55.23 | 53.74 | 55.11 | 53.68 | 53.07 |
C | 92.61 | 89.76 | 93.7 | 91.17 | 93.49 | 91.06 | 90.04 |
B | 272.65 | 264.27 | 275.86 | 268.41 | 275.24 | 268.1 | 265.1 |
A | 505.46 | 489.91 | 511.41 | 497.59 | 510.26 | 497.01 | 491.44 |
表5:标准溶液配制浓度
图4:甲醇校准曲线
图5:乙醇校准曲线
图6:三乙胺校准曲线
图7:MMA校准曲线
图8:ST校准曲线
图9:BA校准曲线
图10:BMA校准曲线
方法准确度验证 | ||||
样品描述 (自配标准) | 组分名称 | 理论值 | 新曲线 校正结果 | |
甲醇含量为mg/kg | 甲醇 | 54.05 | 51.141 | 95 |
乙醇含量为mg/kg | 乙醇 | 55.56 | 53.92 | 97 |
三乙胺含量为mg/kg | 三乙胺 | 52.83 | 53.60 | 101 |
MMA含量为mg/kg | MMA | 53.02 | 53.40 | 101 |
ST含量为mg/kg | ST | 55.34 | 55.77 | 101 |
BA含量为mg/kg | BA | 53.02 | 54.00 | 102 |
BMA含量为mg/kg | BMA | 54.68 | 54.83 | 100 |
表6:校正曲线验证结果
(1)本从分析成本角度考虑:该方法针对丙酮中的杂质分析进行了方法合并优化,可冗余一台气相色谱,降低分析成本。
(2)从提升效率角度考虑:此方法免去了人员的二次操作,一次进样即可得出所有杂质含量。同时方法维护人员也降低了配制频次以及数量,提升了维护效率。