气相色谱技术在化工分析中的应用

刘丹妮(陕西延长石油天然气股份有限公司，陕西 延安 716000)

0 引言

气相色谱技术是借助物理方法进行技术分离的手段，主要的技术原理是对混合样品中的多种成分进行分离。例如，如果混合样品的成分构成只有两种，即为两相分离，而两种混合物在接触时必然会产生一定的相互作用，气相色谱技术能够结合两种物质的作用程度，对作用程序进行排序。从某种程度上来讲，应用气相色谱技术需要结合各种样品的分配系数来实现，通过两种物质在相互作用程度方面的差异，将原来具有较小分配系数的区别变成较大的区别，从而将样品物质从混合物中快速地分离出来，以满足相关技术标准的要求。气相色谱技术具有操作简单、检测精度高以及检测效率高等优势，因此被应用在诸多领域之中。随着现代科技的发展，气相色谱技术也在不断完善与革新，尤其是各种先进设备仪器的引入，使得气相色谱技术获得了更高的灵敏度和更加广阔的应用前景。

1 在化工分析领域应用色谱分析技术的优点

1.1 节约成本

对于化工企业来说，压缩成本，提高利润，提升企业的经济效益是公司最希望得到的结果。经过多年的发展，现如今色谱分析技术已经趋于成熟，适宜于运用到化工领域。一方面色谱驱动程序已进行了多次升级，色谱分析设备费用不高，能够节约成本；另一方面全新的色谱分析技术，可以有效降低生产过程中的能耗，减少人力物力的投入。

1.2 加深对化工材料的认识程度

在化工分析领域中，对色谱分析技术的使用频率不断加速，促使其该项技术也在不断进步。由于化工企业生产的产品种类众多，若是许多化工产品不能确定统一的检测标准，将无法对产品的质量进行评判。色谱分析技术应用在企业的化工分析领域有助于对不同的产品建立一个统一的评判标准，还能对不同的化工产品的化工原料、中间产品以及最终的产品质量也可以进行监察，可帮助科研人员深入了解原材料的特征，掌握产品组成成分和每种物质的化学结构。

1.3 实现精准的定量分离

色谱分析技术与传统的分析方法而言，其使适用范围更加广泛，这种技术只需很少的样品检测。一般对低沸点、小分子量的化合物使用气相色谱分析技术，反之，对沸点较高、分子量较大的化合物则需要使用液相色谱分析技术。气相和液相两种分析技术扩大了色谱分析技术的适用范围，不同性质的化合物选用不同的分析系统；可以快速提高物质的分离效果，也可以利用公式计算出不同化合物的分子的量。

2 气相色谱技术在化工分析中的应用

2.1 气相色谱系统的组成

气相色谱系统在结构组成上主要包括了温度控制器、检测器、记录器以及相关的控制系统，以实现对气路、气源的控制，结构组成示意图如图1所示。

图1 气相色谱系统的结构示意图

其中对气源，一般是采用高压气瓶。对进样系统中进样器的选择，需要结合样本来进行实验。气相色谱系统的应用范围很广，可以将其应用在在环芳烃类测定方面。在测定环芳烃类时，气相色谱技术主要是以柱色谱分离原理来实现的，其将载体气体作为流动相，通过对物质吸附性或者是极性差异的应用，即可实现混合物质的有效分离。该项测定工作分为三个阶段：一是样品提取阶段；二是进样阶段；三是样品分析阶段。该方法最大的特点是简单高效，在农药残留测定以及水体易挥发性环芳烃类测定中的应用非常广泛。

2.2 气相色谱技术在聚甲醛工业中的应用

聚甲醛这种类型的材料在低温的状态下，依然具有较强的稳定性，并且其具备良好的抗冲击性能，在工业中是一种较为重要的材料。在其生产过程中，需要采用化学分析法，如气相色谱分析法来对生产过程中的中间产物以及杂质进行分析[1]。通过该技术的应用，能够经过一次分析，就得出多种不同的组分，并且检测的灵敏度也相对较高。当设定好试验的条件之后，就可以进行色谱分析，图2为某三种物质混合之后的色谱分析图。

图2 色谱分析图

在该混合溶液当中，包括了甲醇、甲醛及水，三种物质的保留时间分别为11.01、3.03和6.88分钟。

2.3 气相色谱技术在工业废水组分测定中的应用

在工业废水中，所包括的组分相对较为复杂，如包括了甲醇、苯、三乙胺以及三聚甲醛等多种不同的类型，需要对工业废水中的个个组成的含量进行测定，以便采取有针对性的废水处理措施。对于气相色谱仪中所设定的条件，包括了载气、燃气、进样口的温度以及柱箱温度等，图3为所得到的色谱图。

图3 混合液的色谱图

图3的结果表明，甲缩醛的保留时间为5.011 min、三乙胺的保留时间为5.37 min，甲醇的保留时间为9.47 min，苯的保留时间为10.6 min，二氧五环的保留时间为16.37 min。同时利用回归方程，计算相关系数都超过了0.999，并且回收率也超过了98%，标准偏差也在3.5%的范围内，表明采用这种气相色谱分析方法所得到的结果较为稳定可靠。

2.4 柱色谱分离技术的应用

柱色谱分离技术在实际的化工业中也具有重要的应用，在应用过程中首先需要搭建好柱色谱装置，如图4所示。

图4 柱色谱装置

采用该柱色谱装置所得到的红外光谱图如图5所示。

图5 红外光谱图

从分离产物的红外光谱图中可知，萘、茴香醛、N-甲基-2吡咯烷酮混合液柱色谱分离的先后顺序为：萘最先被洗脱出来，N-甲基-2吡咯烷酮最后被分离出来，这与薄层色谱得到的分离顺序是相同的。

3 气相色谱技术在石油化工分析中的注意事项

根据不同问题做出不同的分析，色谱技术包含的种类较多，大致可以分为两类，即液相色谱和气相色谱。选择使用的色谱不同在运用过程中所需要用到的技术与操作的方式也不同。所以在对石油化工中所含有的化学物质进行分析时，工作人员需要依据采集的物质之间的差异，根据其各自的特征选择对应的色谱对其进行分离。例如采集的石油中含有石油磺酸盐，此时需要使用高效液相色谱技术对其进行分析。

在使用的过程中，还必须保证分析环境的安全性。在石油化工分析时，要借助不同的色谱分析技术。对各种物质进行分析，会使用定量和样品分析两种方式完成，工作人员将之前已经收集得到的色谱图与当前的色谱图数据进行比较，进而得到色谱峰的有关信息，随后再探究色谱峰中所包含的信息与机械之间产生的联系，得出相关的各项数据[2]。

4 结语

综上所述，气相色谱技术具有高效能、高精准度、分析速度快以及应用范围广等优点，在化工分析中的应用也十分广泛。它能够提升化工分析的质量和效率，为相关行业的优化发展提供数据参考，从而充分发挥技术优势推动化工行业的进步。