氣相色譜技術(shù)在化工分析行業(yè)中的應用研究
發(fā)布時(shí)間：2023-08-08作者：小編來(lái)源：點(diǎn)擊：次
氣相色譜技術(shù)是20世紀50年代出現的分離分析技術(shù)，現今在工業(yè)、農業(yè)、國防、建筑等多個(gè)領(lǐng)域中都有著(zhù)廣泛應用，因其具備高效性與獨特性的應用優(yōu)勢，借助現代儀器可將混合物進(jìn)行有效分析，在化工分析行業(yè)中的應用前景廣闊。
1 化工分析與氣相色譜技術(shù)概述
1.1 化工分析技術(shù)
化工生產(chǎn)過(guò)程的流程較為復雜，從原材料的準備到產(chǎn)品制成需要經(jīng)歷諸多的化學(xué)反應流程，而在生產(chǎn)過(guò)程中，極有可能會(huì )因為各種不可控的影響因素而導致化學(xué)反應過(guò)程出現誤差，化工產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保障?；し治黾夹g(shù)的應用能夠有效減少反應誤差，對整個(gè)化工生產(chǎn)流程進(jìn)行全面質(zhì)量把控，利用分析技術(shù)對化工生產(chǎn)原材料進(jìn)行監測，對化學(xué)品的質(zhì)量與純度進(jìn)行把控，對化學(xué)生產(chǎn)流程的各個(gè)反應進(jìn)行有效管控，實(shí)現化學(xué)生產(chǎn)流程的標準化管理效果。氣相色譜技術(shù)分析就是當前化工分析中儀器分析的常用手段。
1.2 氣相色譜技術(shù)
氣相色譜技術(shù)也被稱(chēng)為層析法，是一種物理分析的方式，指的是對取樣樣本，結合色譜分析和其他檢測方式實(shí)現化工產(chǎn)品成分分析的技術(shù)。氣相色譜技術(shù)的應用能夠對化學(xué)反應環(huán)節中的原材料、反應物和生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行分析，并結合固有內標分子量對化學(xué)物進(jìn)行監測，實(shí)現化工樣本的初步分離與提煉[1]。
在目標檢測物質(zhì)中，會(huì )存在諸多混合物，各相會(huì )產(chǎn)生相對運動(dòng)。保持不動(dòng)的相稱(chēng)為固定相，而另一相會(huì )在運動(dòng)的過(guò)程中經(jīng)過(guò)固定相，并與其發(fā)生作用，而氣相色譜技術(shù)原理則是利用這一現象，對混合物的不同組成部分的性質(zhì)與結構方面的差異進(jìn)行分析，在持續同等推動(dòng)力的作用下各個(gè)部分會(huì )由于相互之間的作用力而導致其在固定相中存在差異，根據存留時(shí)間長(cháng)短進(jìn)行先后順序的排列，并依次從固定相中流出，這就是色譜分離技術(shù)的核心原理。其中的流動(dòng)相如果為氣體，即氣相色譜技術(shù)。
氣相色譜技術(shù)主要包含氣路控制系統、進(jìn)樣系統、溫控系統、分離系統、檢測系統多個(gè)系統結構部分。氣路系統主要是給氣相色譜提供載氣、可燃氣和助燃氣，控制并穩定進(jìn)入儀器的壓力；進(jìn)樣系統主要是調節樣品進(jìn)入儀器的量，避免出現儀器過(guò)載而污染后面的色譜柱和檢測器，當前以自動(dòng)進(jìn)樣為主，進(jìn)樣量準確，重復性高，結果的精密度也高。溫控系統主要是控制儀器進(jìn)樣口、柱箱、檢測器等部位的溫度，通過(guò)控制溫度使液體樣品完全汽化，有效分離多組分的復雜樣品，檢測器的溫度最高，避免氣體出現冷凝、污染檢測器等問(wèn)題，影響測試結果。分離系統就是色譜柱，根據測量不同種類(lèi)的物質(zhì)選擇不同的填料方式，根據不同填料類(lèi)型的極性選擇不同的色譜柱。檢測系統主要是檢測器，把色譜柱里出來(lái)的有分離組分的載氣流通過(guò)檢測器產(chǎn)生信號，在經(jīng)過(guò)轉化之后即可形成色譜圖。氣相色譜檢測器常用的有FID、FPD、NPD、ECD和質(zhì)譜檢測器，針對不同的物質(zhì)，需要選用不同的檢測器。
2 氣相色譜技術(shù)在化工分析中的應用優(yōu)勢
2.1 推動(dòng)行業(yè)發(fā)展
氣相色譜技術(shù)的應用能夠將化工生產(chǎn)環(huán)節進(jìn)行有效管控，將原本零散的生產(chǎn)流程進(jìn)行整合統一，推動(dòng)化工企業(yè)完善自身的生產(chǎn)流程，提升化工生產(chǎn)的經(jīng)濟效益水平，避免生產(chǎn)資源與資金成本的浪費。此外，氣相色譜技術(shù)在實(shí)際的化工生產(chǎn)過(guò)程中可以為生產(chǎn)人員提供精準數據，明確各個(gè)環(huán)節的化學(xué)反應程度，得出反應結果，同時(shí)根據實(shí)際情況、生產(chǎn)需求進(jìn)行靈活調整，從而提升化工生產(chǎn)效率水平，結合相應數據對整個(gè)化工生產(chǎn)流程工藝進(jìn)行優(yōu)化與整改，為化工企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的統一發(fā)展帶來(lái)基礎保障。
2.2 加強成本控制
氣相色譜技術(shù)相對于其他分析技術(shù)相比，其操作水平更為精簡(jiǎn)，精準程度更高，能夠保障分析數據的準確性與全面性。因此，這一技術(shù)的應用能夠幫助化工企業(yè)進(jìn)一步加大管控力度，對分析檢測成本進(jìn)行有效控制。隨著(zhù)氣相色譜技術(shù)在化工分析行業(yè)中的廣泛應用，對于化工企業(yè)的分析工作環(huán)節而言，確實(shí)帶來(lái)了技術(shù)層面的有效保障，提升化工企業(yè)的分析工作效率水平的同時(shí)，壓縮工作生產(chǎn)成本，為化工企業(yè)的生產(chǎn)運營(yíng)帶來(lái)了穩定條件的同時(shí)，提升化工分析的經(jīng)濟效益水平[2]。
2.3 提升認知層次
目前來(lái)看，在我國科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，氣相色譜技術(shù)得以普及，在我國化工分析行業(yè)中的應用優(yōu)勢逐步凸顯出來(lái)。技術(shù)人員就可以借助這一技術(shù)，針對化工企業(yè)的不同化工產(chǎn)品、原材料組成進(jìn)行分析，根據各個(gè)產(chǎn)品的相應檢測標準，掌握產(chǎn)品與原材料的內部構成與化學(xué)性質(zhì)?；どa(chǎn)人員則能夠根據相應的分析效果明確生產(chǎn)操作要點(diǎn)，有針對性地優(yōu)化化學(xué)生產(chǎn)操作，為其提供決策性的數據信息參考[3]。
2.4 實(shí)現定量分離
氣相色譜技術(shù)對化學(xué)材料進(jìn)行精準化的定量分離，與傳統的化工分析技術(shù)相比，這一技術(shù)的實(shí)際操作更具靈活性、便捷性，能夠結合不同類(lèi)型的色譜柱對樣品進(jìn)行定量分析與分離，進(jìn)而提升定量與分離結果的精準性與效率水平，有效推動(dòng)化工企業(yè)的分析工作效率水平。
3 氣相色譜技術(shù)在化工分析中的具體應用
3.1 分析氣體物質(zhì)
氣相色譜技術(shù)在化工分析的應用中，能夠對氣體物質(zhì)進(jìn)行檢測，在保障檢測分析結果的精準度與可靠程度的基礎上，對目標氣體物質(zhì)的成分含量濃度進(jìn)行分析，并利用反復分離分析的方式來(lái)提升檢測數據的精準程度。但是，在使用氣相色譜技術(shù)的過(guò)程中，技術(shù)人員需要對氣體吸收過(guò)程的安全性進(jìn)行考量，并保障氣體物質(zhì)得以充分燃燒，避免在檢測過(guò)程中出現漏氣的情況，保障氣體物質(zhì)檢測的質(zhì)量水平、效率水平、安全性。
3.2 分析脂肪酸類(lèi)物質(zhì)
一般來(lái)說(shuō)，在脂肪酸類(lèi)物質(zhì)的化工分析工作中，傳統的檢測分析方式主要為滴定法，而針對脂肪酸類(lèi)成分的測定中，這一技術(shù)的應用具有明顯的局限性，對于檢測設備的應用、技術(shù)人員的操作都有著(zhù)較為苛刻的要求。在實(shí)際的檢測分析過(guò)程中，如若出現失誤操作或者設備使用不當，就會(huì )導致最終的檢測結果精準程度大打折扣，甚至會(huì )對現場(chǎng)技術(shù)人員造成生命安全的威脅。氣相色譜技術(shù)在化工分析環(huán)節中的應用就能夠改善滴定法的技術(shù)局限性，利用更快的分離速度、簡(jiǎn)單便捷的操作方式來(lái)完成高質(zhì)量的分離測定，減少資源消耗，進(jìn)一步提升測量效果。此外，氣相色譜技術(shù)的應用還能夠提升檢測結果的回收利用率，提升了化工生產(chǎn)調控的靈活程度，保障檢測工作環(huán)節的安全性，同時(shí)能夠降低對人力勞動(dòng)的依賴(lài)程度。
3.3 分析酚類(lèi)物質(zhì)
酚類(lèi)物質(zhì)在煤化工企業(yè)的化工分析環(huán)節中極為常見(jiàn)。在煤化工生產(chǎn)過(guò)程中的廢水中就會(huì )含有大量的酚類(lèi)物質(zhì)，而這一類(lèi)物質(zhì)通常具備較強的毒性，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)相應的處理，直接將工業(yè)廢水排放到環(huán)境之中，勢必會(huì )對生態(tài)環(huán)境造成難以挽回的破壞與污染。我國煤化工行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中對于氣相色譜技術(shù)有著(zhù)廣泛應用，旨在能夠結合相關(guān)檢測分析數據來(lái)尋找出行之有效的處理方式，盡可能降低煤化工生產(chǎn)對自然環(huán)境的污染程度。氣相色譜技術(shù)可以借助特定的前處理利用毛細管色譜柱法對廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行分離，并對其中的物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，有效縮短了檢測時(shí)間，提升檢測結果的精準程度，為化工企業(yè)的廢水處理工作帶來(lái)有效的數據參考。
3.4 分析烴類(lèi)物質(zhì)
烴類(lèi)物質(zhì)是在化工企業(yè)生產(chǎn)流程中常見(jiàn)的物質(zhì)，也是化工分析領(lǐng)域中極為重要的檢測物質(zhì)。通常情況下，在天然氣生產(chǎn)、石油裂解等生產(chǎn)環(huán)節中都會(huì )涉及烴類(lèi)物質(zhì)的檢測分析工作，在石油化工行業(yè)中，烴類(lèi)物質(zhì)是需要重點(diǎn)關(guān)注的檢測對象。氣相色譜技術(shù)在石油化工分析領(lǐng)域的應用就能夠對石油裂解裝置中的烴類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，將異丁烯、乙烯、丙烯等烴類(lèi)物質(zhì)完整分離出來(lái)。此外，氣相色譜技術(shù)也能夠對上述分離物質(zhì)進(jìn)行深入分析，保證檢測數據的完整程度，為石油化工企業(yè)的裂解裝置工藝帶來(lái)全面保障。在技術(shù)應用過(guò)程中，選擇合適的色譜柱，調試好氣相色譜的進(jìn)樣量，分流比、進(jìn)樣口溫度、色譜柱溫度和檢測器溫度、載氣流量等各項儀器參數，進(jìn)而為烴類(lèi)物質(zhì)的分析數據的真實(shí)性與精準性帶來(lái)全面保障。
3.5 分析有害物質(zhì)
在大氣有害物質(zhì)檢測分析環(huán)節，氣相色譜技術(shù)同樣具有極為明顯的技術(shù)優(yōu)勢，充分滿(mǎn)足了大氣氣體檢測分析工作的各方面要求，將大氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行定量檢測。以苯系物為例，氣相色譜技術(shù)的合理應用就能夠將大氣中的苯系物成本進(jìn)行精準測定，在獲得精準分析數據之后，技術(shù)人員就可以對不同苯系物進(jìn)行定量定性的檢測工作，從而明確大氣環(huán)境中苯系物的成分，為后續的空氣治理工作帶來(lái)有效數據參考。
3.6 分析農藥殘留
農藥殘留物的檢測分析環(huán)節中，氣相色譜技術(shù)同樣具備應用優(yōu)勢。在我國現代化農業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，會(huì )因為環(huán)境、病蟲(chóng)害等問(wèn)題而導致農作物的收成與品質(zhì)受到影響，為了解決這一問(wèn)題，工作人員會(huì )使用農藥等化學(xué)手段，以求能夠有效提升單位面積內的農作物產(chǎn)量。但是農藥本身就是具備較強毒性的化學(xué)物質(zhì)，一旦使用量超標，就會(huì )導致有毒有害物質(zhì)殘留在農作物上，對當地生態(tài)環(huán)境造成污染的同時(shí)，也會(huì )影響人們的身體健康。氣相色譜技術(shù)在農藥殘留物分析中的應用就能夠對農產(chǎn)品表面的殘留物進(jìn)行精準分析，并對其樣品內部的物質(zhì)進(jìn)行檢測，相比于其他檢測分析技術(shù)而言，氣相色譜技術(shù)可以確保檢測結果的全面性、精準程度，對我國農藥檢測行業(yè)的發(fā)展而言至關(guān)重要。
3.7 分析食品添加成分
食品安全是我國社會(huì )一直所強調的問(wèn)題，關(guān)乎食品消費者的生命健康與行業(yè)未來(lái)發(fā)展。為了提升食品的經(jīng)濟效益，避免因為食品過(guò)期變質(zhì)而導致經(jīng)濟受損，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )使用適量的添加劑，在保證食品口味、安全的前提下，盡可能延長(cháng)食品的存放時(shí)間。防腐劑作為食品生產(chǎn)過(guò)程中最為常用的添加劑成分，雖然符合我國食品加工生產(chǎn)的國家食用安全標準，但是過(guò)量的添加劑反而會(huì )影響食品安全，而氣相色譜技術(shù)的應用就能夠將各類(lèi)添加劑的物質(zhì)含量精準分析，確定是否合格，進(jìn)而保證產(chǎn)品的安全性，為消費者的權益帶來(lái)有效保障。
4 氣相色譜技術(shù)應用的注意事項
氣相色譜分析技術(shù)在化工領(lǐng)域極為常用，尤其是在有機化工領(lǐng)域中，具備更強的分離度，也保障了檢測分析數據的精準性。一般來(lái)說(shuō)，氣相色譜技術(shù)通常采用色譜柱長(cháng)度約為30 m的毛細管柱，相較于液相色譜技術(shù)而言，氣相色譜技術(shù)的分離度更高，其檢測器的靈敏度更強，氣相色譜的FID檢測技術(shù)靈敏度能夠達到ng級，且成本相對較低。對于我國化工分析領(lǐng)域而言，該技術(shù)具有不可忽視的重要戰略意義，但技術(shù)人員在進(jìn)行實(shí)操的過(guò)程中也需要明確技術(shù)要點(diǎn)，明確各方面注意事項，將其中氣相色譜技術(shù)的應用優(yōu)勢進(jìn)行充分發(fā)揮。首先，氣相色譜技術(shù)的應用需要選擇出適配的色譜柱，并結合不同的分析對象、任務(wù)要求來(lái)選擇，針對結構復雜的檢測物質(zhì)，可以通過(guò)控制色譜柱長(cháng)度的方式來(lái)保障氣相色譜技術(shù)檢測分析的精準程度；其次，需要通過(guò)保障氣相色譜分析儀器的精準程度，該技術(shù)的應用過(guò)程中會(huì )使用到一系列設備儀器，種類(lèi)較為復雜，其不同設備的功能不同，需要根據不同檢測物質(zhì)和分析工作需求來(lái)合理選擇專(zhuān)業(yè)儀器，從而確保檢測結果的精準程度。最后，工作人員需要重視色譜分析儀器的管理調試工作，保證儀器可以正常運作，保障氣相色譜技術(shù)的應用效果。
5 結束語(yǔ)
綜上所述，氣相色譜技術(shù)的應用是推動(dòng)我國化工分析行業(yè)發(fā)展的必然途徑，該技術(shù)已經(jīng)成為實(shí)際化工生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。因此，化工分析人員就需要明確該技術(shù)的重要性，結合不同目標物質(zhì)的檢測要求進(jìn)行設備選擇與技術(shù)操作，挖掘出氣相色譜技術(shù)的應用優(yōu)勢，針對不同領(lǐng)域的生產(chǎn)流程進(jìn)行技術(shù)應用，從而推動(dòng)化工分析行業(yè)發(fā)展，為我國工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)全面保障。