气相色谱技术在化工分析中的应用

气相色谱技术在化工分析中的应用

王冉  柳佳伟

陕西榆能化学材料有限公司，陕西省神木市 719300

摘要：气相色谱技术是一种具有高效能、高效率、高选择性、高灵敏度、样品用量少的分析技术，能将难以分离的样品进行分离处理，并对其进行高效分析，在各个领域得到了广泛应用。化工生产过程中，会产生大量的新物质，这就需要高效分析技术的支持。气相色谱技术可在10min内完成对被检样品的分离、分析，并出具色谱图，辅助分析人员在最短时间内，检测化工生产过程中物质的变化和新物质的产生。气相色谱技术在分析不易挥发的化合物时，应先对其进行气化处理，再进行定性定量分析，尤其在检测烃类化合物方面，检测精准度尤其高。

关键词：气相色谱技术；化工分析；化合物

引言

色谱分析技术是一种在化工领域中广泛应用的关键分析方法。它通过分离和分析样品中的化合物，为化工工业的质量控制、新材料研究、环境监测等提供了强大支持。随着科学技术的不断发展，色谱分析技术在化工领域的应用不断演进，推动着该领域的创新和发展。

1气相色谱技术的原理

气相色谱技术(GasChromatography，GC)是一种广泛应用于化学分析领域的分离和检测方法。它的作用原理基于物质在气相和液相之间的分配和分离差异，适用于分析液体或气体样品中的化合物。气相色谱的工作原理可以简要概括为以下几个步骤。首先，样品被引入分析系统，通常通过进样口。在进样口中，样品被蒸发成气体态，然后由进样器引入色谱柱。其次，样品进入长而细的色谱柱，色谱柱通常由特定的分离材料构成。在色谱柱中，样品成分与惰性载气相互作用，根据它们在固定相和移动相（通常是惰性气体，如氮气或氦气）之间的分配系数不同而分离。这一分离过程导致不同化合物在色谱柱中以不同速度移动。再次，分离后的化合物流经检测器，检测器能够测量化合物的浓度或其他性质。检测器可以根据不同的化合物性质产生不同的信号，如质谱检测器、火焰光度检测器或荧光检测器等。最后，通过检测器生成的信号，可以制作色谱图。色谱图显示了不同化合物的峰值，每个峰代表一个特定的化合物。峰的大小和面积可以用于定量分析，确定化合物的浓度或相对含量。

2气相色谱技术在化工分析中的应用

2.1硫化学发光检测器联用技术

硫化学发光检测器对硫化物具有高检测灵敏度和高选择性，同时还兼具线性响应，这使得硫化学发光检测器被广泛应用于硫化物含量测定中。但是，石油类样品的复杂性导致硫化学发光检测对石油类产品中硫化物的测定灵敏度差。为解决该问题，研究者们提出了GC-硫化学发光检测器联用技术，该技术可实现对复杂基质的在线净化分离，同时可根据色谱峰的保留时间将不同硫化物组分进行识别，最终实现了高特异性和高灵敏度的检测复杂样品中的硫化物含量。

2.2化学成分分析

在化工分析领域，色谱分析技术在化学成分分析方面发挥了重要作用，包括有机物和金属离子的分析。这些应用不仅有助于确保产品质量，还在研究和开发新材料、环境监测以及其他化工过程中起到关键作用。色谱分析技术在化工领域中广泛应用于有机物的分析，包括石油化工、制药、食品加工等。在石油化工中，GC（气相色谱）常用于原油成分分析、燃料成分测定以及有机物杂质检测。HPLC（高效液相色谱）用于分析和监测药物、染料、溶剂等有机化合物的含量和纯度。此外，GC-MS（气相色谱-质谱联用）技术可用于鉴定未知有机物，如挥发性有机物、环境中的污染物等。在化工过程中，金属离子的分析至关重要，因为它们可以作为催化剂、储存材料、电池材料等的关键组成部分。液相色谱技术，特别是离子交换色谱（IEC），广泛用于金属离子的分析和测定。IEC通过离子交换树脂将金属离子从溶液中分离，然后使用不同浓度的离子交换剂洗脱和检测金属离子。此技术可用于分析废水中的金属离子浓度、检测食品中的微量金属残留物、矿石中金属含量的测定等。此外，原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）也是常用于金属离子分析的色谱衍生技术，它们提供高度精确的分析结果和极低的检测限。

2.3分析生产过程中产生的环境污染物

半挥发性的卤代烃类有机溶剂在化工生产中被广泛应用，生产过程中产生的废水、废气排放到空气中，将直接污染水体和大气环境。气相色谱技术的应用，能通过挥发分离和分析，检测水体和大气中的有毒有害污染物，明确卤代烃类有机物的含量。在这一基础上，采取优化加热炉温度的方式，对半挥发性的卤代烃有机溶剂进行回收利用。经过气相色谱技术的分析测定可知，在线性条件下，若r>0.9979，则卤代烃的检测程度在0.001～1.170范围内。此外，气相色谱技术在分析和检测大气污染中，也具有较高的应用价值，可对气态样品进行处理分析。苯类物质是大气污染中最常见的污染物，不仅会降低大气质量，还会直接对人体的细胞组织造成影响，尤其对人体的造血细胞、中枢神经系统带来不可逆转的损害。这就需要对化工生产排放至大气中的污染物进行着重分析，并在明确污染物类型的基础上，进行针对性回收处理，从根源上控制污染物进入大气。利用气相色谱技术进行分析可知，大气中所含有的苯类物质共11种。

2.4传统污染物监测

为恢复水环境，实现水环境治理，相关部门在监测水环境时也需关注各类传统污染物。以水中营养元素为例，主要为氮、磷等物质，如其含量超出标准，长此以往将加剧水体的富营养化，危害周边及更大范围内的生态平衡。传统技术相对落后，在检测水中营养元素时常常需使用大量有毒试剂，检测耗时长，且分析费力，一次仅能分析单一的元素，要获得多种元素的测定结果，需多次检测。近年来，针对水中营养物质的测定，气相色谱法具有显著优势，其检测和分析效率较高，检测结果与实际的偏差较小，只要在测定过程中遵循了相应的操作规范，可获得相对准确的结果。如针对水环境中的氨氮测定，顶空气相色谱法较为常用，测定过程中甲醛与水中的铵离子反应，反应产物为强酸，再通过添加碳酸氢钠、强酸进行二次反应，生成二氧化碳，最后引入气相色谱法测定二氧化碳的含量即可得到氨氮浓度值。以上这一方式能得到较低的检出限，结果更为精准，不仅能高效完成检测任务，还具备批量检测条件。有关专家长时间深入分析了顶空气相色谱法的应用条件、效果、范围，发现在水环境总氮的测定中顶空气相色谱法可获得相对更准确的测定结果。其检测原理为：创造衍生化反应条件，促进反应期间水环境中硝酸盐向易挥发衍生物的转化，最后利用气相色谱法测得结果总氮含量；水环境中的总磷测定中，气相色谱法同样可获得相对更准确的结果，测定期间选用甲苯作为萃取剂，通过元素磷的可氧化燃烧特性，配备火焰光度检测器完成检测，得到总磷含量。

结语

综上所述，气相色谱联用技术在提高分析灵敏度和选择性以及扩宽检测范围等方面具有无与伦比的优势，为复杂样品的准确定性和精确定量提供了有效手段。随着新型色谱柱、检测器应用、在线样品预处理技术的创新以及各种新技术的不断发展，气相色谱联用技术将会得到进一步的提升和拓展。越来越多创新性联用技术的出现，将会为分析领域带来更广阔的发展前景。

参考文献

[1]刘丹妮.气相色谱技术在化工分析中的应用[J].化工管理，2022(25)：48-50.

[2]丛新宇.气相色谱技术在化工分析行业中的应用研究[J].广州化工，2022，50(13)：43-45.