二氧化碳中环氧乙烷和乙醛分离色谱柱的选择

边鲁宁，王 崇

(中昊光明化工研究设计院有限公司，辽宁大连 116031)

乙醛和环氧乙烷为同分异构体，性质极为相似，环氧乙烷:沸点10.8℃，乙醛:沸点20.8℃，均为极性分子，在气体分析中气相色谱的应用最为普遍、广泛，但其在气相色谱上分离困难，而在质量控制中将其分别检测定性、定量又因标准、客户、产品质量等一系列原因被需要，食品级二氧化碳国家标准中，分别对乙醛和环氧乙烷的技术指标做出了要求，因此成功的分离乙醛和环氧乙烷成为检测其指标的前提。

而二氧化碳中会存在其他杂质，可能对分离产生一定的影响，因此在研究乙醛和环氧乙烷分离的同时，也要考虑其与其他杂质的互不干扰。色谱柱可分为填充柱和毛细柱两大类，如选用毛细管柱，虽可以达到分离目的，但难以满足检出限的要求。因此考虑到既要达到分离的目的同时保证其灵敏度，本文选择填充柱作为研究对象，并以干扰少的非通用型气相色谱检测器FID作为研究载体。关键的技术问题既填充柱的选择。

1 填充柱的分类及应用范围

填充柱的分类及应用范围详见表1。

2 填充柱选择范围的确定

环氧乙烷和乙醛均属于含氧有机物。鉴于表1中列举的固定相种类，适用范围缩小到固体固定相中多孔聚合物和液体固定相中适用于气体及低沸点组分分析的固定液(聚乙二醇)。在实验过程中，选取其中具有代表意义的色谱柱进行。

1.多孔聚合物选取GDX系列和Porapak系列;

2.液体固定相选取了聚乙二醇系列。

3 实验

实验仪器和设备:GAS-D03D气相色谱仪，配有FID检测器，中昊光明化工研究设计院有限公司生产。

进样器:2.5mL注射器，上海医用激光仪器厂。

表1 填充柱分类及应用范围Table 1 Packed column classification and application scope

标准气体:二氧化碳底气乙醛、环氧乙烷、甲醇等多组分含氧有机物标准气，中昊光明化工研究设计院有限公司生产，相对不确定度6%。

以氢火焰离子化(FID)气相色谱作为基体，由于FID灵敏度高，只针对碳氢化合物响应，可有效的去除二氧化碳中其他非碳氢化合物的干扰。

气相色谱的出峰保留时间、分离度、灵敏度和载气流速及柱箱温度有着密不可分的关系，降低柱箱温度，调慢载气流速，虽然会使保留时间拖延，但同样也会导致峰拖尾，峰型不对称，灵敏度损失等问题，而不同的色谱柱由于其阻力、内径等的差异，因此，最佳的流速和温度配比不能一概而论，本实验在保证灵敏度的前提下，通过固定流速调节柱温和固定柱温调节流速的方法，得出了下列不同柱子最佳条件的谱图。

3.1 多孔聚合物

多孔聚合物固定相由于其自身的极性和物理性质差异，存在很多种类，不同物质在其上的出峰顺序，主要由该物质的沸点以及极性决定。前期实验中，分别选取了不同极性的柱子进行(强极性、中极性、弱极性、非极性)，结果发现非极性和弱极性的多孔聚合物对其分离的效果要远优于强极性的。因此选择非极性的GDX-104(见图1)和弱极性的Porapak-P(见图2)。

图1 GDX-104出峰顺序Fig.1 The peak order on GDX-104

图2 Porapak-P出峰顺序Fig.2 The peak order on Porapak-P

3.2 液体固定相

聚乙二醇系列选择聚乙二醇20 M，聚合质量数大的色谱柱相对质量数小的，具有老化稳定性好，杂质峰少的特点，适合痕量分析(见图3)。

图3 聚乙二醇出峰顺序Fig.3 The peak order on Polyethylene glycol(peg)20M

4 结论

综上所述，二氧化碳中乙醛和环氧乙烷易受氯乙烯，甲醇的干扰，图1虽然乙醛和环氧乙烷分离好，但环氧乙烷和氯乙烯分离度差，图2三者能达到一定的分离度，而图3的聚乙二醇柱子分离效果不理想。因此多孔聚合物柱子可以达到分离的效果，而在痕量分析中，多孔聚合物一类色谱柱，恰恰满足了灵敏度高，杂质峰少，柱效稳定等需求，因此在日后的科研工作中，可更全面的定向研究多孔聚合物对乙醛和环氧乙烷的分离作用，甚至可以两柱结合使用，以达到更好的分离效果。

边鲁宁，女，硕士，毕业于辽宁石油化工大学，2007年于中昊光明化工研究设计院有限公司化学工业气体质量监督检验中心工作至今。