CN104142372A - 一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，包括以下步骤：(1)振摇萃取；(2)破乳，离心分离；(3)色谱分析。所发明所述糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法通过有针对性的前处理过程，将糠醇从水相的反应液体系中分离出来，同时排除了糠醛生物加氢反应液中水、磷酸盐类、辅酶、菌种等不利因素对气相色谱仪的进样系统、色谱柱分离系统和检测器系统的损害，具有操作简单、检测结果准确等优点。

Description

一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法

技术领域

本发明属于色谱分析技术领域，特别涉及一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法。

背景技术

糠醇是一种重要的用途广泛的有机化工原料，一般由糠醛通过催化加氢制得。为解决传统的催化加氢工艺的高温高压的危险性，降低生产装置投资成本，采用特殊菌种在常温常压条件下进行糠醛生物加氢制取糠醇的工艺被研发出来，由此对糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测工作成为生产过程监控的必要环节。

目前针对成品糠醇浓度的检测已有相关的标准和文献，例如SN/T1251-2003《工业糠醇含量的检验方法气相色谱法》、GB/T14022.2-2009《工业糠醇试验方法》等标准方法，以及郑友伦在《糠醇的色谱分析》(浙江化工，1980年第2期，29-34)、黎翠林在《糠醇的气相色谱分析》(山西化工，1986年第3期，4-7)、宋欢等在《毛细管色谱测定工业糠醇含量》(理化检验-化学分册，2002年第7期，352-354)、郭惠在《气相色谱法分析糠醇含量研究》(重庆师专学报，1994年第2期，29-31)等中所发表的检测方法，这些方法均为直接进样-气相色谱法分析路线。但是上述检测方法均针对成品或工业糠醇，糠醇含量一般在96％-98％以上。孙冬杰等在《溶剂解吸气相色谱法测定糠醇的实际应用》(中国卫生检验杂志，2007年第17卷第9期，1706-1707)中所发表的检测方法为溶剂解吸-气相色谱法，但是针对的是工作场所空气中的糠醇，样品干扰少。而糠醛生物加氢反应液中除了醇、醛、酮等有机相外还含有大量的、水、磷酸盐、辅酶、特定生物菌等成分，对气相色谱仪的进样系统、色谱柱分离性能和检测器都会造成严重影响和损伤，即上述已报道的标准和文献方法均无法直接应用到糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测。

目前针对糠醇检测的专利也存在着一定的局限性，如陈志勇，任万法等人在中国发明专利CN101819187《一种粗糠醇含量的色谱测定方法》中公开了一种粗糠醇含量的色谱测定方法。所述方法先对粗糠醇样品进行过滤，然后取滤液进样进行气相色谱分析，所述气相色谱采用FID检测器，并给定了一定的色谱条件。但该发明采用的有机相尼龙针式过滤，不能去除糠醛生物加氢反应液中大量的水及其溶解盐类，仅适用于粗糠醇样品，所采用的定量方法为面积归一法，忽视了各个组分的校正因子的差异，结果具有偏差。特别是糠醛生物加氢反应液中存在的异丙醇等溶剂会溶解尼龙过滤器，即此发明明显不适用于糠醛生物加氢反应液中糠醇含量分析。

沈华，张敏在中国发明专利CN103105395A《铸造用自硬呋喃树脂中糠醇含量的测定方法》中公开了一种铸造用自硬呋喃树脂中糠醇含量的测定方法。其通过碘量法的反滴定测定呋喃树脂中主要成份糠醇的含量，其反应流程主要为首先通过样品与溴、冰乙酸、盐酸进行溴化反应，溴化后再滴入碘化钾进行置换反应，最后滴入硫代硫酸钠反应，测定出铸造用自硬呋喃树脂中的糠醇含量。但是该方法仅适用于呋喃树脂样品中糠醇的测定，化学反应步骤多，操作复杂，特别是不能区分均能发生溴化反应的糠醛与糠醇，也不能适应糠醛生物加氢反应液中多水、含盐、含生物有机质的特点，无法应用于糠醛生物加氢反应液中糠醇含量检测。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，它克服了反应液体系中水、磷酸盐类、辅酶和菌种对目标物分离和检测的不利影响，具有糠醇回收率高、能够排除水盐等复杂组分影响、检测结果准确等优点。

操作过程为：

(1)用内壁光滑的或经过硅烷化处理的小型玻璃试剂瓶或试管，取一定体积的糠醛生物加氢反应液，而后加入一定体积的苯作为萃取剂，并经一段时间的充分振摇进行萃取，并形成反应液与苯混合后的乳浊液；

(2)在形成的乳浊液中加入少量氯化钠进行破乳，并振摇至氯化钠完全溶解后，在高速离心机上以一定转速进行高速离心分离，并使之分层，取上层有机相清液作为样品；

(3)通过手动注射器或自动进样器取一定体积样品注入带有毛细管色谱柱和氢火焰离子检测器(FID)或者质谱检测器(MS)的气相色谱仪中，在一定的色谱条件下进行测定。

具体的技术方案如下：

一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，包括以下步骤：

(1)振摇萃取

取糠醛生物加氢反应液，加入萃取剂苯，充分振摇，形成乳浊液；

(2)破乳，离心分离

向步骤(1)所得乳浊液加入氯化钠进行破乳，振摇至氯化钠完全溶解后，离心分离，分层，静置，取上层有机相清液作为样品；

(3)色谱分析

取步骤(2)所得有机相清液，注入气相色谱仪中分析测定。

优选地，步骤(1)所述加氢反应液与萃取剂苯的体积比为3:1-1:1。

优选地，步骤(2)所述乳浊液与氯化钠的质量比为20:1-50:1。

优选地，步骤(2)所述的离心的离心速率为6000r/min-12000r/min，离心时间为3min-7min。

优选地，步骤(3)所述气相色谱仪为带有毛细管色谱柱和氢火焰离子检测器(FID)或者质谱检测器(MS)的气相色谱仪。

优选地，步骤(3)所述的气相色谱条件为：色谱柱为HP-5MS，30m×0.25mm×0.25um；柱温：初始50℃保持5min，然后25℃/min升至180℃；载气为高纯氦气，柱流速1.0ml/min。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明通过有针对性的前处理方法，将糠醇从水相的反应液体系中分离出来，进入萃取剂的有机相中，便于分析，同时排除了糠醛生物加氢反应液中水、磷酸盐类、辅酶、菌种等不利因素对气相色谱仪的进样系统、色谱柱分离系统和检测器系统的损害，具有操作简单、检测结果准确等优点。

附图说明

图1为实施例1所用糠醛/苯标准溶液的GC-MS总离子流图；

图2为实施例1的糠醛生物加氢反应液的GC-MS总离子流图，其中溶剂苯的色谱峰已经通过质谱的溶剂延迟功能去除；

图3为3#反应液在对比实施例3条件下的气相色谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。

取某公司糠醛生物加氢装置的反应液，平均分成三份，分别标记为1#反应液，2#反应液和3#反应液，采用三种不同方法分析检测其糠醇含量。

测试条件：

1、仪器试剂：

a、气相色谱仪，Agilent公司生产的7890A/5975C气相色谱质谱联用仪，带自动进样器；

b、高速离心机，Sigma公司生产的3K15型高速离心机；

c、移液枪，Brand公司生产，带1ml枪头；

d、苯，优级纯，经色谱检验无糠醇干扰峰；

e、氯化钠，优级纯；

f、4ml和1.5ml玻璃样品瓶，带有聚四氟乙烯(PTFE)内衬密封垫片及密封盖。

2、色谱仪器条件：

a、进样方式：自动进样器进样1μL，分流比20:1。

b、色谱分离条件：色谱柱为HP-5MS，30m×0.25mm×0.25um。柱温：初始50℃保持5min，以25℃/min升至180℃；载气为高纯氦气，流速1.0ml/min。

c、质谱检测器条件：EI源，检索NIST谱库，溶剂延迟时间为3.5-4.2min。

实施例1

(1)用移液枪吸取3ml的1#反应液，加入到4ml的玻璃样品瓶中，再用移液器吸取1ml苯加入该样品瓶中，旋紧瓶盖，手动振摇或置于振荡器上振摇3min，形成乳浊液；

(2)旋开瓶盖，称取0.08g氯化钠加入样品瓶中，旋紧瓶盖，手动振摇或置于振荡器上振摇1min，使氯化钠充分溶解，将样品瓶置于高速离心机中，并在对称位置放置内装相同体积水的同类样品瓶作为平衡，在6000r/min的转速下离心分离7min；

(3)取出样品瓶，将上层有机相清液转移到1.5ml的样品瓶中，旋紧带有隔垫的密封盖，置于气相色谱仪的自动进样器上；

(4)参照上述色谱条件，将气相色谱质谱联用仪调试稳定后，进样分析，采用苯作为空白溶液，采用定量加入糠醇的苯溶液作为标准溶液，在色谱工作站上绘制标准曲线，结果见图1、图2。以总离子流图的峰面积对样品中的糠醇浓度(mg/ml)进行定量，该定量结果除以2即为糠醛加氢反应液中糠醇的浓度值(mg/ml)。

其测定结果为51mg/ml。

实施例2

(1)用移液枪吸取1ml的2#反应液，加入到4ml的玻璃样品瓶中，再用移液器吸取1ml苯加入该样品瓶中，旋紧瓶盖，手动振摇或置于振荡器上振摇3min，形成乳浊液；

(2)旋开瓶盖，称取0.1g氯化钠加入样品瓶中，旋紧瓶盖，手动振摇或置于振荡器上振摇1min，使氯化钠充分溶解，将样品瓶置于高速离心机中，并在对称位置放入内装有相同体积水的同类样品瓶作为平衡，在12000r/min的转速下离心3min；

(3)取出样品瓶，将上层有机相清液转移到1.5ml的样品瓶中，旋紧带有隔垫的密封盖；

(4)以氢火焰离子检测器代替质谱检测器，氢火焰离子检测器的色谱条件为：检测器温度300℃，氢气流量30ml/min，空气流量300ml/min，尾吹气流量30ml/min。

其余条件与步骤均与实施例1相同。

检测结果为52mg/ml。

对比实施例1：

按照《一种粗糠醇含量的色谱测定方法》(公开号101819187A)中的方法测定3#反应液中的糠醇含量。具体步骤为：

(1)用有机相尼龙针式过滤器过滤3#反应液，所述的有机相尼龙针式过滤器规格为13mm*0.22μm；

(2)将滤出的较清滤液快速注入气相色谱进样器进样分析，气相色谱条件如下：所述气相色谱采用FID检测器，色谱柱规格30m*0.32mm*0.25μm，载气为氮气，流速50ml/min；氢气流速为35ml/min，空气110ml/min，分流比3∶1；尾吹为氮气，流速25ml/min；进样器温度为200℃，检测器温度为200℃，柱温130℃，进样量0.1μl。

测定结果见图3。

其测定结果中出现众多杂峰，分析原因是被反应液中异丙醇溶解的尼龙过滤相的组分进入了检测器，干扰了测定，同时由于大量的水及溶解的盐类进入色谱柱，导致色谱柱固定相发生流失，也产生了干扰峰，并且可观察到色谱柱分离效果下降，以及检测器中出现白色盐类结晶，和基线噪声增加等不利后果。检测仪器的性能及寿命损失严重。

采用面积归一化法定量，其测定结果为0.126％。

从上述实施例1-2和对比实施例1的测试结果可以看出，采用振摇、破乳、离心分离等前处理方法，将糠醇从水相的反应液体系中分离出来，然后再使用带有毛细管色谱柱和氢火焰离子检测器(FID)或者质谱检测器(MS)的气相色谱仪进行色谱分析，可以克服反应液体系中水、磷酸盐类、辅酶和菌种对目标物分离和检测的不利影响。

从对比实施例1可以看出，如果先对粗糠醇样品进行过滤，然后取滤液进行气相色谱分析，不能适应糠醛生物加氢反应液中多水、含盐、含生物有机质的特点，无法应用于糠醛生物加氢反应液中糠醇含量检测。

Claims (6)

1.一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，包括以下步骤：

(1)振摇萃取

取糠醛生物加氢反应液，加入萃取剂苯，充分振摇，形成乳浊液；

(2)破乳，离心分离

向步骤(1)所得乳浊液中加入氯化钠破乳，振摇至氯化钠完全溶解后，离心分离，分层，静置，取上层有机相清液作为样品；

(3)色谱分析

取步骤(2)所得有机相清液，注入气相色谱仪中分析测定。

2.根据权利要求1所述的一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述加氢反应液与萃取剂苯的体积比为3:1-1:1。

3.根据权利要求1所述的一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述乳浊液与氯化钠的质量比为20:1-50:1。

4.根据权利要求1所述的一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述离心分离的离心速率为6000r/min-12000r/min，离心时间为3min-7min。

5.根据权利要求1所述的一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，其特征在于，步骤(3)所述气相色谱仪为带有毛细管色谱柱和氢火焰离子检测器(FID)或者质谱检测器(MS)的气相色谱仪。

6.根据权利要求1所述的一种糠醛生物加氢反应液中糠醇含量的检测方法，其特征在于，步骤(3)所述的气相色谱条件为：色谱柱为HP-5MS，30m×0.25mm×0.25um；初始柱温为50℃，保持5min后以25℃/min的速度升至180℃；载气为高纯氦气，柱流速为1.0ml/min。