气质联用仪分析柴油中烃类组成

【概述】

柴油是石油提炼后的一种油质的产物，它由不同的碳氢化合物混合组成，广泛用于大型车辆、船舰、发电机等。柴油的组成决定其性质和性能，而随着我国对于环保越来越重视，对于清洁燃料提出了对芳烃和多环芳烃的控制。因此，对于柴油中的烃类组成的分析，是柴油分析必不可少的分析项目。目前国内外关于柴油的烃类组分的方法主要有以下几种：

ASTM D2425、SH/T 0606中间馏分烃类组成测定法（质谱法）

ASTM D5186柴油和航空燃料油芳烃和多环芳烃含量测定法（超临界流体色谱法）

ASTM D6591、SH/T 0806、EN 12916中间馏分芳烃的测定示差折光检测器GX液相色谱法

本实验采用Thermo Scientific ISQ质谱，依据SH/T0606方法，采用石科院的柴油烃类组成分析软件，分析柴油中的烃类、多环芳烃组成，结果准确，重现性完全满足并且优于标准方法要求[1]。

【实验/设备条件】

色谱条件

表1.典型仪器分析条件

色谱条件：

色谱柱：TG-5MS 30 m×0.25 mm×0.25μm 2根；

柱温：恒温60℃（2 min）-40℃/min-300℃(5 min)；

进样口温度：300℃；

载气：氦气（99.999%），恒流模式，1.5 mL/min；

分流比：1:30；

进样量：1μL；

质谱条件：

传输线温度：290℃，

离子源温度：300℃；

溶剂延迟时间：2 min，

扫描模式：Full scan50-300

FID条件：

FID温度：350℃；

Air: 350 mL/min；

H2:35 mL/min；

makeup-N2：40 mL/min

【实验/操作方法】

1.在固相萃取柱中加入0.5 mL正戊烷。

2.待正戊烷被固定相完全吸附后，用0.25 mL注射器吸取约0.1 mL试样滴入固相萃取柱中的筛板上。

3.在固相萃取柱的样品出口下端放置一25 mL锥形瓶，依次用2 mL正戊烷和0.5 mL二氯甲烷与乙醇体积比为5:1的混合溶液冲洗固定相，洗脱出其中吸附的饱和烃馏分，饱和烃馏分的洗脱液收集于此25 mL锥形瓶中。待所加入的0.5 mL二氯甲烷与乙醇体积比为5:1的混合溶液刚刚完全进入固定相时，更换另一25 mL锥形瓶，再用2 mL二氯甲烷与乙醇体积比为5:1的混合溶液冲洗固定相，洗脱出所吸附的芳烃馏分，芳烃组分洗脱液收集于此25 mL锥形瓶中。洗脱速度控制在约为2 mL/min。

4.用移液管分别向接收有饱和烃和芳烃冲洗液的25 mL锥形瓶中准确加入1.00 mL内标溶液，摇匀。

内标溶液的制备方法：称取约0.1 g内标物(色谱纯的正三十烷或正三十二烷)溶解在150 mL正己烷中。

【实验结果/结论】

标准溶液分析结果

根据石科院分析要求，本实验需要一针进样，将样品分入两个检测器，FID和MS，因此需要采用转换接头。将原SSL进样口色谱柱连接接头更换为Restek PN27185，可以同时连接两根色谱柱，一根连接到FID检测器，一根连接到MS，如下图所示：

图1色谱连接流路图

将色谱柱连接好后，取前处理得到的烃类样品进样，按照色谱条件测定，结果如下：

图2烃类质谱端谱图

图3烃类FID端色谱图

将前处理得到的芳烃烃类样品，进样谱图如下：

图4芳烃类质谱端谱图

图5芳烃类FID端谱图

依照SH/T 0606方法将前处理得到的样品，连续进样4针，采用石科院软件进行数据处理得到结果如表2所示：

表2.柴油中间馏分重现性数据

根据SH/T 0606方法要求，饱和烃和芳烃馏分两次色谱分析测定结果之差应小于1.2%。采用Thermo的ISQ连续4针进样，分析结果误差饱和烃小于0.1%，芳烃小于0.4%，完全优于标准方法要求。

结论

Thermo Scientific的ISQ气质联用仪配合TRACE 1300系列的FID检测器，在分析柴油中的中间馏分时，结果准确，重现性良好。在分析饱和烃时，重现性误差小于0.1%，芳烃分析重现性误差小于0.4%，完全优于SH/T0606中对于误差1.2%的要求。

【仪器/耗材清单】

Thermo Scientific ISQ质谱仪，气相为Thermo Trace1310配备了SSL（毛细柱进样口）和FID检测器；

进样口转换接头cat.# 27185(RESTEK)

柴油标准品、固相萃取柱以及柴油烃类组成分析软件购买自ZG石化科学研究院。

【参考文献】

[1] SH/T 0606-2005中间馏分烃类组成测定方法（质谱法）.