蔡邦肖
(國(guó)家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心，杭州310012)

　　摘　要：建立了一種氣相色譜(GC)分析滲透汽化膜分離過(guò)程的滲透物和酒精組分含量的方法，確定了色譜分離條件，給出了不同含量乙醇的校正因子。結(jié)果表明，GC分析滲透汽化 料液和滲透物組分的分離度高，精密度令人滿(mǎn)意，定量分析快速、簡(jiǎn)便、精確。
　　關(guān)鍵詞：氣相色譜，酒精，滲透汽化膜分離

　　滲透汽化(PV)以其單級(jí)分離率高、操作簡(jiǎn)便、技術(shù)可靠，在醇水混合物的脫水得到大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，并迅速地?cái)U(kuò)展到各種有機(jī)物恒沸水份的脫除、有機(jī)氧化物的純化、烴類(lèi)混合物的分 離以及水溶液中微量有機(jī)物的去除等。
　　在PV膜分離過(guò)程中，料液或滲透物的組分濃度一般上都可以用分光光度計(jì)或氣相色譜(GC)法測(cè)定。GC法由于分離效能高、分析速度快、樣品用量少，已在國(guó)內(nèi)外的PV分離技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究中被廣泛采用。然而，在迄今為止的有關(guān)文獻(xiàn)中很難看到較系統(tǒng)地運(yùn)用GC分析PV料液和滲透物的方法。
　　作者在研制PV復(fù)合膜分離醇水溶液的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，建立了GC定量分析PV物料(料液和滲透物)組分濃度的方法。本文報(bào)道實(shí)驗(yàn)確定乙醇水混合物組分濃度的GC分離條件和測(cè)定方法、不同含量乙醇的校正因子(f)、以及不同批號(hào)復(fù)合膜PV運(yùn)行的料液和滲透物的GC定量分析結(jié)果，同時(shí)給出典型譜圖。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 PV膜與儀器和試劑
　　PV用的復(fù)合膜和膜的分離性能測(cè)試裝置均為自行研制。氣相色譜儀：SP3420，北京分析 儀器廠(chǎng)生產(chǎn)。色譜數(shù)據(jù)處理工作站：A4700，北京東西電子技術(shù)研究所生產(chǎn)。酒精計(jì)：測(cè)量范圍1～100，浙江余姚儀表二廠(chǎng)生產(chǎn)。95％乙醇、無(wú)水乙醇均為分析純。
1.2 色譜條件
　　色譜柱：φ3×3000mm不銹鋼柱。載體：60～80目的GDX—103。檢測(cè)器：TCD。TCDT 140℃，INJ120℃，COLUMNT 120 ℃。INITIAL ATTEN，2，INITIAL RANGE 0.05。載氣及流量：H₂，30m1／min。噪聲：18。柱前壓力0.1MPa。進(jìn)樣量：1μl。
1.3實(shí)驗(yàn)及分析過(guò)程
　　將制備的復(fù)合膜組裝到PV測(cè)試裝置中，以酒精為料液，開(kāi)啟計(jì)量泵，然后開(kāi)啟真空泵，待運(yùn)行穩(wěn)定(通常在4h)后，開(kāi)始用液氮冷凝收集透過(guò)膜的滲透物。GC分析實(shí)驗(yàn)的料液和被膜分離的滲透物的組分與濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜分離與測(cè)定
　　GC分析得到了經(jīng)酒精計(jì)測(cè)定的乙醇濃度分別為84.98、93.69、97.26(wt％)樣品的色譜圖(見(jiàn)圖1)，其中水的tR分別為0：20、0：21、0：20，乙醇的tR分別為0：57、0：57、0：55。

　　從中可以看出，三個(gè)不同濃度樣品中相應(yīng)組分的tR值幾乎是相同的，但是乙醇峰結(jié)束的時(shí)間則隨著乙醇含量的增加而延長(zhǎng)(分別為3：18、3：32、4：20)。這顯然是在相同的色譜條件下，含量高的組分存在較長(zhǎng)的色譜分離時(shí)間。譜圖清楚地表明，盡管樣品濃度不同，在本研究的色譜條件下，物料中的組分均能被精確地分離，分離度[1]都大于1.5。
2.2 校正因子(f)的測(cè)定
　　GC分析物料中的組分濃度可采用修正歸一法。但在定量分析前應(yīng)先求出一系列與欲定量樣品的組分含量相近的校正因子[1]。測(cè)定操作時(shí)，準(zhǔn)確配制濃度不同的試樣(其濃度也可用酒精計(jì)測(cè)定)，得到譜圖后，令各個(gè)樣品中組分水的校正因子為1，經(jīng)色譜數(shù)據(jù)處理工作站計(jì)算，即可獲得乙醇的校正因子(f)。表1列出了一系列相關(guān)數(shù)據(jù)。

表1 不同濃度樣品中乙醇的熱導(dǎo)校正因子 樣品濃度（ＥtOH),wt% GC圖（tR,EtOH) 校正因子（f） 1.2 1:8 1.214093 82.7 0:54 1.292805 91.7 0:51 1.402407 95.0 0:52 2.128214 99.7 0:50 0.793722

2.3　定量分析
　　在PV膜性能測(cè)試中，料液和滲透物的組份含量，是在獲得樣品的GC譜圖后，通過(guò)選取表1中相近濃度的校正因子，再由數(shù)據(jù)處理工作站計(jì)算，得到該樣品的組分含量。在作者近幾 年的大量實(shí)驗(yàn)記錄中，選取了典型的四批膜實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表2)。對(duì)配制的料液用酒精計(jì)測(cè)試真值，GC進(jìn)行五次平行測(cè)定。正如表2所示，GC分析的精密度[1]很好，由此可見(jiàn)，用本方法測(cè)定的PV膜分離的滲透物組分濃度是真實(shí)可靠的。這些膜的滲透物譜圖見(jiàn)圖2。從圖2可見(jiàn)，滲透物中隨著乙醇含量的減少，乙醇峰逐漸降低直至消失，僅水峰面積逐漸增大，其tR相應(yīng)變大。根據(jù)這些譜圖并結(jié)合表2的精密度分析，本研究建立的方法是準(zhǔn)確實(shí)用的。

表2 PV膜滲透物的組分濃度及GC的精神度分析 膜批號(hào) 制膜日期（年、月、日） 滲透物濃度（EtOH,wt%) 料液的GC精密分析 配制值（%） 測(cè)定值（%） 標(biāo)準(zhǔn)偏差 變異系數(shù)（%） 9451 1994.5.4 0.5380 93.7 93.71 0.325 0.347 5031-3 1995.4.7 0.0162 92.9 92.98 0.208 0.224 5031-Y 1995.3.20 0.0055 96.6 96.56 0.241 0.250 5518 1994.7.7 0.0000 94.5 94.56 0.172 0.182

3 結(jié) 論

　　在本文的色譜條件下，GC結(jié)果表明色譜峰對(duì)稱(chēng)性較高，分離度都大于1.5，分離效果令人滿(mǎn)意。
　　定量分析表明。變異系數(shù)都在文獻(xiàn)[1]要求的允許范圍內(nèi)，方法重復(fù)性較好，分析的數(shù)據(jù)可靠。
　　本研究建立的方法，用來(lái)定量分析PV膜過(guò)程含乙醇水混合物的料液和滲透物的組分含量，準(zhǔn)確實(shí)用。將本方法中設(shè)定的一些參數(shù)作適當(dāng)?shù)男拚螅捎糜跐B透汽化分離其它類(lèi)型的醇水混合物的分析測(cè)定。

參考文獻(xiàn)

　　1 詹益興編著，實(shí)用氣相色譜分析、湖南：科學(xué)技術(shù)出版社，1982：178，56，192

APPLICATION OF GAS CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS IN ALCOHOL AND PERMEATE OF PERVAPORATION

Cai Bangxiao

(The Development Center of Water Treatment Technology, State Oceanic Administration, Hangzhou 310012)

Abstract: In this paper, a gas chromatography (GC) technique applied to analyse alcohol and permeate components of pervaporation membrane process was established, the conditions of GC and the correction factors of the various alcohol were developed. The results showed that the GC separating sizes of the components in the feed and permeate of pervaporation processing are good. The precision is satisfying. The quantitative determination is rapid, simple and accurate.
Key words:gas chromatography, alcohol,pervaporation membrane process