棒狀薄層色譜/氫火焰離子化檢測器(TLC/GC-FID)法具有簡(jiǎn)便、快速、污染少、費用低、試劑用量少等優(yōu)點(diǎn)。但與洗脫色譜法(EC)相比,測量結果還有一定的偏差。主要表現是,飽和烴偏低,芳烴偏高,且偏差程度與樣品來(lái)源有關(guān)。有些資料采用數學(xué)回歸法,以EC法為基準,找出TLC/GC-FID法測定重油飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)之間的校正因子比值。譜析在應用時(shí)發(fā)現,校正因子的適用性有限。為探討其原因,我們對TLC/GC-FID法測定重油烴族組成的影響因素進(jìn)行了研究。
一、儀器實(shí)驗部分
1. 儀器設備及試劑
譜析儀器有限公司PX-CF19棒狀薄層色譜儀(TLC/GC-FID);SF-300色譜分析軟件系統; S-5色譜棒。PXA-2L空氣發(fā)生器;PXH-300氫氣發(fā)生器;正庚烷(分析純)、甲苯(分析純)。
2. 分析實(shí)驗條件
空氣流量: 2.0L/min;氫氣流量:160mL/min;掃描速率: 30s/掃描(分析測試);50s/掃描(色譜棒活化)。
3. 操作步驟
(1) 用適量甲苯稀釋樣品后,取約26μg樣品在色譜棒上進(jìn)行點(diǎn)樣。
(2) 將點(diǎn)樣后的色譜棒置于正庚烷中展開(kāi)至110cm處,取出晾干。
(3) 再將此色譜棒放入甲苯中展開(kāi)至50cm處,取出晾干。
(4) 把展開(kāi)后的色譜棒移至TLC/GC-FID儀中進(jìn)行掃描積分,采用面積或校正歸一法進(jìn)行定量。
二、結果與討論
1. 問(wèn)題的提出
EC法是測定重油烴族組成的經(jīng)典方法。但是這一方法在應用時(shí)有許多問(wèn)題,如試劑用量多,操作難度大,毒性強,環(huán)境污染嚴重等。林燕生報導了應用TLC/GC-FID技術(shù)測定重油烴族組成的方法。然而實(shí)際應用表明,兩種方法的測量結果存在較大差別。見(jiàn)表1。這說(shuō)明,實(shí)際情況可能要比所考慮的更為復雜。僅將樣品按沸點(diǎn)分成兩類(lèi)進(jìn)行校正,不能滿(mǎn)足實(shí)際分析的要求。因此,有必要對可能影響定量結果的所有環(huán)節進(jìn)行較為詳細的考察。
棒狀薄層色譜儀(TCL/GC-FID)測定重油烴族組成影響因素的探討
2. 點(diǎn)樣損失
圖2是飽和烴、芳烴和膠質(zhì)樣品的量與檢測器積分響應值的關(guān)系。為避免其它因素的干擾,實(shí)驗時(shí)選用經(jīng)預分離的純樣品作為試樣,分別配制成不同濃度,使用相同的點(diǎn)樣體積。點(diǎn)樣后直接在TLC/GC-FID上檢測,省去了樣品展開(kāi)過(guò)程。分析表明,樣品的量(μg)與積分響應值呈線(xiàn)性關(guān)系。但該直線(xiàn)在樣品量為0時(shí)是一負值,說(shuō)明點(diǎn)樣過(guò)程存在樣品損失現象,而且在確定的條件下?lián)p失近似為一常數。原因可能是,點(diǎn)樣過(guò)程中溶劑共揮發(fā)造成溶質(zhì)損失。
3. 展開(kāi)損失
點(diǎn)樣過(guò)程中溶劑共揮發(fā)造成溶質(zhì)損失的事實(shí),意味著(zhù)在兩次展開(kāi)過(guò)程中(第壹次為正庚烷展開(kāi),第二次為甲苯展開(kāi)),樣品也必然會(huì )有損失。我們用不同濃度的樣品在未展開(kāi),正庚烷展開(kāi),正庚烷、甲苯兩次展開(kāi)三種條件下,分別測試了TLC/GC-FID的響應值,考察展開(kāi)過(guò)程的損失情況,通過(guò)實(shí)驗結果表明,展開(kāi)損失主要發(fā)生在正庚烷展開(kāi)過(guò)程中,在甲苯展開(kāi)過(guò)程中,幾乎不發(fā)生損失。這是因為正庚烷展開(kāi)要求溶劑前沿達到110cm處,這一過(guò)程約需33~37min。而第二78次甲苯展開(kāi)只要求展開(kāi)至50cm處,約需8~ 10min。在正庚烷展開(kāi)過(guò)程中,飽和烴隨著(zhù)正庚烷往上爬升,芳烴也由輕到重隨著(zhù)往上爬升。在甲苯展開(kāi)過(guò)程中,易蒸發(fā)的輕芳烴已在上沿,而留在下面的重芳烴本身不易蒸發(fā),所以展開(kāi)損失主要發(fā)生在第壹次正庚烷展開(kāi)過(guò)程中。
4. FID檢測器響應與物質(zhì)類(lèi)型
按照一定的分析條件和方法得到的不同油樣純飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)樣品質(zhì)量與積分響應值關(guān)系曲線(xiàn)的斜率k值。由于實(shí)驗中消除了點(diǎn)樣及展開(kāi)過(guò)程的影響(點(diǎn)樣體積一致,無(wú)樣品展開(kāi)過(guò)程),氫火焰離子化檢測器對油樣的響應若不受樣品種類(lèi)影響,則不同油樣得到的飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的k值,即每微克樣品的積分響應值,應該是一樣的。然而可以看出,同一樣品的飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì),每微克的積分響應值是不一樣的,其規律是: k飽和烴<k芳烴< k膠質(zhì)< k瀝青質(zhì)。而且不同樣品的同類(lèi)組分(如飽和烴)其k值也是不一樣的。導致這一差別的原因可能是檢測器火焰的溫度太低。廠(chǎng)家資料顯示,燃燒過(guò)程中色譜棒周?chē)臏囟葍H為600℃ ,火焰中心的溫度也只能達到1200℃。顯然,這種溫度很難使樣品燃燒完全并形成碳氫離子,因而從根本上限制了棒狀薄層色譜儀的適用范圍。
三、結 論
對影響棒狀薄層色譜儀TLC/GC-FID定量結果的因素進(jìn)行了系統研究,發(fā)現了兩個(gè)未曾報導過(guò)的因素,它們是:
(1)點(diǎn)樣和展開(kāi)過(guò)程中,由于溶劑共揮發(fā)引起的樣品損失。
(2)由于FID火焰溫度的限制,導致不同化合物在FID上的響應不同,從而使TLC/DC-FID的定量校正因子不具有通用性。
如何對上述因素進(jìn)行合理的修正,是TLC/GC-FID法應用于重油組成分析時(shí)所必需解決的關(guān)鍵問(wèn)題,需要做進(jìn)一步的研究。