焦油及洗油中成分组成检测方案(气质联用仪)

焦油及洗油组成成分的 GC-MS分析 1i前言 焦油又称煤膏，是煤干馏过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体具有特殊的臭味，可燃并有腐蚀性。是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合物。煤焦油是煤炭在焦化过程中产生的。煤焦油组成比较复杂，其中很多有机物是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料，因此煤焦化工业以其不可替代性在21世纪煤化工中占有重要位置。洗油是煤焦油精馏过程中的重要馏份之一，约占煤焦油的6.5-10%，是一种复杂的混合物，富含喹啉、异喹啉、吲哚、a-甲基萘、β-甲基荼、联苯、二甲基荼、苊、氧芴和芴等宝贵的有机化工原料。本文采用国产的气质联用仪GC-MS 3100 对焦油及洗油进行了成分分析，得到比较满意的结果。 2实验部分 2.1仪器及材料 仪器： GC-MS 3100 型气相色谱质谱联用仪 样品：焦油及洗油样品 2.2分析条件 GC 条件：色谱柱 EQUITYTM-5(30m×0.25mmx0.25pum)；载气 He；流量1.0mL/min；分流比：60：1；进样口温度：300℃；进样量：0.2pL；柱箱升温程序：初温120℃保持1分钟，以6℃/min 升至300℃保持 15min 色谱-质谱传输线温度290℃。 MS条件：离子源：EI源；电子能量70ev， 离子源温度：200℃；全扫描方式，扫描范围：30~400amu；扫描周期0.5秒；倍增器高压：810V 分析步骤：手动进样0.2pL， 采集数据后进行数据处理，提取各组分的质谱图进行谱图检索定性。洗油采用手动直接进样，焦油采用乙醇萃取提取液直接进样分析 3结果和讨论 3.1洗油定性定量检测 洗油共检出25个组份，其中能准确定性的20个组份，剩余5个组份由于含量小，质 东西分析 谱特征不明显，所以没有给出定性结果，准确定性的组份占共流出成份的99.08%。其中全扫描 TIC图如图1。 图1洗油全扫描总离子流图 对所测组份进行面积归一法积分定量， NIST标准质谱图库检索定性，其中含量比较大的主要是甲基萘、危和氧芴，分别都在30%、20%和10%左右，是洗油的主要成分组成。定量结果如下。 表1 TIC色谱峰定性结果 峰号 组份名称 保留时间 峰面积 百分含量 1 Naphthalene 4.00 11269911 4.52% 2 Benzo[b]thiophene 4.07 555778 0.22% 3 Isoquinoline 4.61 5494646 2.20% 4 Quinoline 4.89 1793551 0.72% 5 Indole 5.22 3467108 1.39% 6 Naphthalene， 2-methyl- 5.39 71614285 28.75% 7 Naphthalene， 1-methyl- 5.62 22396742 8.99% 8 Quinoline， 7-methyl- 6.16 840167 0.34% 9 1H-Indole， 2-methyl- 6.23 446131 0.18% 10 Biphenyl 6.51 13319113 5.35% 11 Naphthalene， 1-ethyl- 6.74 3785496 1.52% 12 Naphthalene，1，3-dimethyl- 6.94 8648648 3.47% 13 Naphthalene， 2，6-dimethyl- 7.17 6892634 2.77% 14 Naphthalene， 1，7-dimethyl- 7.24 3580853 1.44% 15 Naphthalene， 2-ethyl- 7.49 2505693 1.00% 16 Naphthalene， 1，8-dimethyl- 7.76 1306811 0.52% 17 Acenaphthene 8.36 48623708 19.52% 18 Naphthalene， 1，4，5-trimethyl- 8.52 817974 0.33% 19 Dibenzofuran 8.87 32524864 13.06% 21 Fluorene 9.92 6926227 2.78% 其中一甲基萘的异构体有2种，二甲基萘的异构体有4种，乙基萘的异构体有2种， 三甲基萘有1种，喹啉有2种同分异构体。归类定量结果如下： 表2洗油归类计算结果 化合物类别 英文名称 含量 总含量 萘 Naphthalene 4.52% 4.52% 喹啉 Isoquinoline 2.21% 2.93% Quinoline 0.72% 甲基奎琳 Quinoline， 7-methyl- 0.34% 0.34% 甲基萘 Naphthalene， 2-methyl- 28.75% 37.74% Naphthalene， 1-methyl- 8.99% 乙基萘 Naphthalene， 1-ethyl- 1.52% 2.53% Naphthalene， 2-ethyl- 1.01% 吲哚 Indole 1.39% 1.39% 甲基吲哚 1H-Indole， 2-methyl- 0.18% 0.18% Naphthalene， 1，3-dimethyl- 3.47% 8.20% 二甲基萘 Naphthalene， 2，6-dimethyl- 2.77% Naphthalene， 1，7-dimethyl- 1.44% Naphthalene，1，8-dimethyl- 0.52% 苯并噻吩 Benzo[b]thiophene 0.22% 0.22% 三甲基萘 Naphthalene， 1，4，5-trimethyl- 0.33% 0.33% 芴 Fluorene 2.78% 2.78% 氧芴 Dibenzofuran 13.06% 13.06% 苊 Acenaphthene 19.52% 19.52% 联苯 Biphenyl 5.35% 5.35% 其它 0.01% 0.01% 3.2焦油成分检测 焦油样品由于比较粘稠，其中含有大量的沥青，沸点高于毛细柱的极限温度，所以样品进样前采用乙醇进行超声萃取，过滤取滤液上机进样。 图2焦油提取液全扫描色谱图 17 7.29 632672 0.37% 18 7.40 861232 0.51% 19 Di benz of ur an 7.80 5522322 3.26% 20 9H- Fl uor ene， 9- bromo- 8.67 6320474 3.73% 21 1， 1'- Bi pheny 1， 3， 4' -di met hy l- 9. 13 1114353 0.66% 22 Fl uor ene， 9- c hl or o- 9.21 546436 0.32% 23 9H- Xant hene 9.31 1062311 0.63% 24 9H- Fl uor ene， 3-met hy1- 10.14 1293771 0.76% 25 Di benz ot hi ophene 10.86 2474041 1.46% 26 Ant hr ac ene 11.22 27069930 15.97% 27 Phenant hr ene 11.34 4411813 2.60% 28 2- Az afl uor ene 11.93 4407915 2.60% 29 Phenant hr ene， 2- met hy 1- 12.60 1300041 0.77% 30 Ant hrac ene， 2- met hy1- 12.68 1609078 0.95% 31 2- Ami no-4-is opr opy1- 5-ox 0 12.92 2492382 1.47%-5， 6， 7， 8- t et r ahy dr o-4H- c hr omene- 3-c ar bonitrile 32 Fl uor ant hene 14.73 0 0.0% 33 15.00 0 0.0% 34 Py r ene 15.38 0 0.0% 3.3结论 洗油样品可以直接进入气质联用仪，并且在 EQUITYTM-5弹性石英毛细管柱上可以很好的分离绝大部分组份，能够得到满意的定性定量结果，焦油样品经过溶剂超声萃取后，也可以得到满意的分析结果，且经过萃取处理后的焦油处理液可以有效避免大分子高沸点的沥 东西分析 青类物质污染和毁坏毛细管柱。通过实验证明 GCMS-3100气相色谱质谱联用仪能够满足洗油、焦油的定性及定量分析要求。 -- --