CN105085317A - 液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，通过改性活性碳吸附等工序去除原料乙腈中的杂质，得到液相色谱-质谱联用仪用乙腈。本发明提供的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，可得到纯度≥99.99％(wt)的乙腈，满足液相色谱-质谱联用仪的高纯度要求，使提纯得到的乙腈能够应用于液相色谱-质谱联用仪领域，扩大了应用范围。

Description

液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法

技术领域

本发明涉及溶剂提纯领域，特别涉及一种液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法。

背景技术

色谱-质谱的在线联用将色谱的分离能力与质谱的定性功能结合起来，实现对复杂混合物更准确的定量和定性分析。而且也简化了样品的前处理过程，使样品分析更简便。色谱-质谱联用包括气相色谱-质谱联用和液相色谱质谱联用，液质联用与气质联用互为补充，分析不同性质的化合物。

液相色谱质谱联用仪(liquidChromatographMassSpectrometer)，简称LC-MS，是有机物分析市场中的高端仪器。液相色谱(LC)能够有效的将有机物待测样品中的有机物成分分离开，而质谱(MS)能够对分开的有机物逐个的分析，得到有机物分子量，结构和浓度等信息。LC-MS是有机物分析实验室，药物、食品检验室，生产过程控制、质检等部门必不可少的分析工具。LC中需要用到流动相将有机物成分分离开，常用的流动相为甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合物。作为流动相的溶剂，纯度越高，样品中有机物分离效果越好，且纯度高的溶剂可尽可能地避免因杂质的存在导致的被测量物离子化不充分的现象，特别是金属离子，在质谱分析中与被测量物络合，在质谱中生产干扰峰，从而导致对分子量等参数的测定造成误判，大大降低了液相色谱-质谱联用仪测量结果的精准度。

乙腈作为一种性能优良的溶剂，能溶解多种有机、无机和气体物质，但其提纯十分困难。因为工业乙腈从石化产品制成，所以产品中含有加工过程中产生的许多有机杂质如含碳碳双键的杂环芳烃，它们的沸程与乙腈只有几度之差，同时因为乙腈的化学特性，如高度的溶解能力以及能与很多有机物质能形成共沸体系，尽管杂质很微量，因为存在着很多共沸体系，即使使用非常优秀的精馏设备，也很难去除上述杂质。另一方面，传统的乙腈提纯工艺没有专设去除金属离子的工序，使得乙腈内金属离子杂质含量较高。所以通过现有提纯技术很难做到满足液相色谱-质谱联用仪高纯度要求的乙腈。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可提高乙腈纯度的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入高锰酸钾或过氧化物并搅拌，蒸馏出乙腈，去除原料乙腈中的含有双键的杂质如丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛、甲基丙烯腈、丙烯醇、噁唑、乙酰胺等杂质。其中，过氧化物包括但不限于过氧化氢。

b.将氧化处理后的乙腈通入装有改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理，用于除去氧化过程中形成的高度极化的物质及含苯环的物质等。

c.将步骤b所得的乙腈以0.5～30柱体积/小时的流速通入装有粒径为0.01～0.2cm的离子交换树脂的吸附剂柱进行离子交换处理，去除醛类、金属离子等杂质，即得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

优选地是，所述步骤a中，加入高锰酸钾或过氧化物的同时，加入强碱和碱性氧化物，如氢氧化钠和氧化钙，减缓高锰酸钾的氧化性，同时中和氧化产生的酸性物质，调节pH值在8～14范围内。

优选地是，所述步骤a中，加入高锰酸钾或过氧化物之前，向原料乙腈内加入硫酸或硫酸与硝酸的混合体振荡，生成硫酸酯类沉淀物，并在-30～20℃的环境下静置，分层后弃去水层，并对有机层进行过滤，去除硫酸酯类沉淀，保留溶有乙腈的滤液。

优选地是，所述步骤a中，加入高锰酸钾或过氧化物之前，向原料乙腈内加入多孔物质如沸石、分子筛、活性碳等，搅拌1～2小时，使原料乙腈附着在活性碳表面，增加高锰酸钾或过氧化物与原料乙腈的接触面积，提高氧化效率。同时可减少氧化剂用量，降低乙腈损耗，提高乙腈收率。

优选地是，还包括步骤aˊ，将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂并搅拌，蒸馏出乙腈；所述还原剂为硫酸亚铁、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、磷酸氢二钠、氧化亚铁或碳酸氢钠。去除氧化过程中产生的过量氧化物。

优选地是，所述步骤b中，改性活性碳为表面附着乙二胺四乙酸、氧化铝、氢氧化铝、硝酸、三乙醇胺或次氯酸盐的活性碳。乙二胺四乙酸、氢氧化铝、硝酸、三乙醇胺或次氯酸盐溶液的质量浓度为5～30％；活性碳的粒径为20～100目。

优选地是，所述步骤b中，将乙腈通入装有改性活性碳的吸附剂柱之前，先将乙腈以0.5～30柱体积/小时的流速分别通入装有粒径为20～300目的氧化铝的吸附剂柱和装有粒径为20～300目的硅胶的吸附剂柱，去除过氧化物和有机杂质。

优选地是，所述步骤c中，离子交换树脂的表面附着有醇类化合物；所述醇类包括但不限于甲醇。

优选地是，还包括步骤d，将吸附处理所得的乙腈进行精馏；精馏釜加热温度为83～95℃、釜中乙腈液体温度83～88℃、蒸馏出液温度为82～84℃、控制回流比5∶1～20:1。

本发明提供的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，通过高锰酸钾氧化后，经改性活性碳吸附及离子交换树脂进行离子交换得到纯度≥99.99％(wt)的乙腈，满足液相色谱-质谱联用仪的高纯度要求，使提纯得到的乙腈能够应用于液相色谱-质谱联用仪领域，扩大了应用范围。本发明提供的提纯方法，填补了国内高纯度乙腈的生产空白，降低了进口所需成本，同时减轻了受国外技术牵制的程度。本发明提供的提纯方法还具有能耗低、生产过程简便、运行稳定、适用于工业化生产等优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述：

实施例1

液相色谱-质谱分析用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入硫酸振荡，生成硫酸酯类沉淀物，并在-30℃的环境下静置，分层后弃去水层，并对有机层进行过滤，去除硫酸酯类沉淀，保留滤液。紧接着向滤液内加入活性碳，搅拌1小时。搅拌完成后加入高锰酸钾进行氧化处理，去除含有双键的杂质如丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛、甲基丙烯腈、丙烯醇、噁唑、乙酰胺等杂质。加入高锰酸钾的同时，加入氢氧化钠和氧化钙，减缓高锰酸钾的氧化性，同时中和氧化产生的酸性物质，调节pH值为8。氧化处理后，迅速蒸馏出乙腈。

aˊ.将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂氧化亚铁并搅拌，蒸馏出乙腈。

b.将步骤aˊ蒸馏出的乙腈分别以30柱体积/小时、16柱体积/小时、24柱体积/小时的速度通入装有氧化铝的吸附剂柱、装有硅胶的吸附剂柱、装有表面附着有乙二胺四乙酸溶液的改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理，用于除去氧化物类、芳香烃类、极性化合物类以及含碳碳双键的不饱和有机化合物如杂环芳烃等杂质。其中，氧化铝的粒径为100目，硅胶的粒径为300目，活性碳的粒径为20目，乙二胺四乙酸溶液的质量浓度为5％。

c.将步骤b所得的乙腈以0.5柱体积/小时的速度通入装有表面附着有甲醇的离子交换树脂的吸附剂柱，去除醛类、金属离子等杂质。避免金属离子在质谱分析中与被测量物络合而生产干扰峰，提高了液相色谱-质谱联用仪测量结果的精准度。离子交换树脂的粒径为0.2cm。

d.将步骤c所得的乙腈进行精馏，精馏釜加热温度为95℃、釜中乙腈液体温度87℃、蒸馏出液温度为83.5℃、控制回流比5∶1。精馏出液检测合格后装瓶，充氮气保存，即得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

实施例2

液相色谱-质谱分析用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入硫酸和硝酸振荡，生成硫酸酯类和硝酸酯类沉淀物，并在20℃的环境下静置，分层后弃去水层，并对有机层进行过滤，去除硫酸酯类沉淀，保留滤液。紧接着向滤液内加入活性碳，搅拌2小时。搅拌完成后加入高锰酸钾进行氧化处理，去除含有双键的杂质如丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛、甲基丙烯腈、丙烯醇、噁唑、乙酰胺等杂质。加入高锰酸钾的同时，加入氢氧化钠和氧化钙，减缓高锰酸钾的氧化性，同时中和氧化产生的酸性物质，调节pH值为14。氧化处理后，迅速蒸馏出乙腈。

aˊ.将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂硫酸氢钠并搅拌，蒸馏出乙腈。

b.将步骤aˊ蒸馏出的乙腈分别以9柱体积/小时、30柱体积/小时、0.5柱体积/小时的速度通入装有氧化铝的吸附剂柱、装有硅胶的吸附剂柱、装有表面附着有次氯酸盐溶液的改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理，用于除去氧化物类、芳香烃类、极性化合物类以及含碳碳双键的不饱和有机化合物如杂环芳烃等杂质。其中，氧化铝的粒径为300目，硅胶的粒径为85目，活性碳的粒径为100目，次氯酸盐溶液的质量浓度为30％。

c.将步骤b所得的乙腈以30柱体积/小时的速度通入装有表面附着有甲醇的离子交换树脂的吸附剂柱，去除醛类、金属离子等杂质。避免金属离子在质谱分析中与被测量物络合而生产干扰峰，提高了液相色谱-质谱联用仪测量结果的精准度。离子交换树脂的粒径为0.17cm。

d.将步骤c所得的乙腈进行精馏，精馏釜加热温度为90℃、釜中乙腈液体温度88℃、蒸馏出液温度为84℃、控制回流比13∶1。精馏出液检测合格后装瓶，充氮气保存，即得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

实施例3

液相色谱-质谱分析用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入硫酸振荡，生成硫酸酯类沉淀物，并在-10℃的环境下静置，分层后弃去水层，并对有机层进行过滤，去除硫酸酯类沉淀，保留滤液。紧接着向滤液内加入活性碳，搅拌1.5小时。搅拌完成后加入高锰酸钾进行氧化处理，去除含有双键的杂质如丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛、甲基丙烯腈、丙烯醇、噁唑、乙酰胺等杂质。加入高锰酸钾的同时，加入氢氧化钠和氧化钙，减缓高锰酸钾的氧化性，同时中和氧化产生的酸性物质，调节pH值为10。氧化处理后，迅速蒸馏出乙腈。

aˊ.将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂磷酸氢二钠并搅拌，蒸馏出乙腈。

b.将步骤aˊ蒸馏出的乙腈分别以0.5柱体积/小时、7柱体积/小时、30柱体积/小时的速度通入装有氧化铝的吸附剂柱、装有硅胶的吸附剂柱和装有表面附着有硝酸溶液的改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理，用于除去氧化物类、芳香烃类、极性化合物类以及含碳碳双键的不饱和有机化合物如杂环芳烃等杂质。其中，氧化铝的粒径为20目，硅胶的粒径为20目，活性碳的粒径为55目，硝酸溶液的质量浓度为19％。

c.将步骤b所得的乙腈以21柱体积/小时的速度通入装有表面附着有甲醇的离子交换树脂的吸附剂柱，去除醛类、金属离子等杂质。避免金属离子在质谱分析中与被测量物络合而生产干扰峰，提高了液相色谱-质谱联用仪测量结果的精准度。离子交换树脂的粒径为0.01cm。

d.将步骤c所得的乙腈进行精馏，精馏釜加热温度为83℃、釜中乙腈液体温度83℃、蒸馏出液温度为82.5℃、控制回流比20∶1。精馏出液检测合格后装瓶，充氮气保存，即得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

实施例4

液相色谱-质谱分析用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入硫酸振荡，生成硫酸酯类沉淀物，并在10℃的环境下静置，分层后弃去水层，并对有机层进行过滤，去除硫酸酯类沉淀，保留滤液。紧接着向滤液内加入活性碳，搅拌2小时。搅拌完成后加入高锰酸钾进行氧化处理，去除含有双键的杂质如丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛、甲基丙烯腈、丙烯醇、噁唑、乙酰胺等杂质。加入高锰酸钾的同时，加入氢氧化钾和氧化钙，减缓高锰酸钾的氧化性，同时中和氧化产生的酸性物质，调节pH值为9。氧化处理后，迅速蒸馏出乙腈。

aˊ.将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂硫酸亚铁并搅拌，蒸馏出乙腈。

b.将步骤aˊ蒸馏出的乙腈分别以22柱体积/小时、0.5柱体积/小时、12柱体积/小时的速度通入装有氧化铝的吸附剂柱、装有硅胶的吸附剂柱和装有表面附着有三乙醇胺溶液的改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理，用于除去氧化物类、芳香烃类、极性化合物类以及含碳碳双键的不饱和有机化合物如杂环芳烃等杂质。其中，氧化铝的粒径为235目，硅胶的粒径为160目，活性碳的粒径为76目，三乙醇胺溶液的质量浓度为27％。

c.将步骤b所得的乙腈以14柱体积/小时的速度通入装有表面附着有甲醇的离子交换树脂的吸附剂柱，去除醛类、金属离子等杂质。避免金属离子在质谱分析中与被测量物络合而生产干扰峰，提高了液相色谱-质谱联用仪测量结果的精准度。离子交换树脂的粒径为0.09cm。

d.将步骤c所得的乙腈进行精馏，精馏釜加热温度为89℃、釜中乙腈液体温度83℃、蒸馏出液温度为82℃、控制回流比8∶1。精馏出液检测合格后装瓶，充氮气保存，即得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

实施例5

液相色谱-质谱分析用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入硫酸振荡，生成硫酸酯类沉淀物，并在7℃的环境下静置，分层后弃去水层，并对有机层进行过滤，去除硫酸酯类沉淀，保留滤液。紧接着向滤液内加入活性碳，搅拌1.2小时。搅拌完成后加入高锰酸钾进行氧化处理，去除含有双键的杂质如丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛、甲基丙烯腈、丙烯醇、噁唑、乙酰胺等杂质。加入过氧化氢的同时，加入氢氧化钾和氧化钙，减缓高锰酸钾的氧化性，同时中和氧化产生的酸性物质，调节pH值为8.5。氧化处理后，迅速蒸馏出乙腈。

aˊ.将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂亚硫酸氢钠并搅拌，蒸馏出乙腈。

b.将步骤aˊ蒸馏出的乙腈分别以18柱体积/小时、21柱体积/小时、9.5柱体积/小时的速度通入装有氧化铝的吸附剂柱、装有硅胶的吸附剂柱和装有表面附着有氢氧化铝溶液的改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理，用于除去氧化物类、芳香烃类、极性化合物类以及含碳碳双键的不饱和有机化合物如杂环芳烃等杂质。其中，氧化铝的粒径为176目，硅胶的粒径为250目，活性碳的粒径为60目，氢氧化铝溶液的质量浓度为8％。

c.将步骤b所得的乙腈以3柱体积/小时的速度通入装有表面附着有甲醇的离子交换树脂的吸附剂柱，去除醛类、金属离子等杂质。避免金属离子在质谱分析中与被测量物络合而生产干扰峰，提高了液相色谱-质谱联用仪测量结果的精准度。离子交换树脂的粒径为0.11cm。

d.将步骤c所得的乙腈进行精馏，精馏釜加热温度为93℃、釜中乙腈液体温度85℃、蒸馏出液温度为83℃、控制回流比10∶1。精馏出液检测合格后装瓶，充氮气保存，即得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

实施例1～5提纯后的液相色谱-质谱分析用乙腈的技术指标如表一所示：

表一

由表一可知，通过本发明提供的提纯方法制得的液相色谱-质谱联用仪用乙腈，纯度由99.5％进一步提高至99.99％，蒸发残渣、含水量、金属(K、Na)含量都大大降低。收率不低于88％，较传统提纯方法80％的收率大大提高。对波长为195nm、200nm、210nm和230nm的入射光的透光率较原料也大大提高，提高了液相色谱-质谱联用仪用乙腈的光学性能。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.取原料乙腈，向其中加入高锰酸钾或过氧化物并搅拌后，蒸馏出乙腈；

b.将步骤a中蒸馏出的乙腈通入装有改性活性碳的吸附剂柱进行吸附处理；

c.将步骤b所得的乙腈通入装有离子交换树脂的吸附剂柱进行离子交换处理，得到纯度≥99.99％(wt)的液相色谱-质谱联用仪用乙腈。

2.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，所述步骤a中，加入高锰酸钾或过氧化物的同时，加入强碱和碱性氧化物。

3.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，所述步骤a中，加入高锰酸钾或过氧化物之前，向原料乙腈内加入硫酸或硫酸和硝酸的混合体，振荡，并在-30～20℃的环境下静置分层，弃去水层，并对有机层进行过滤，保留滤液。

4.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，所述步骤a中，加入高锰酸钾或过氧化物之前，向原料乙腈内加入多孔物质，搅拌1～2小时。

5.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，还包括步骤aˊ，将向步骤a所得的乙腈内加入还原剂并搅拌后，蒸馏出乙腈；所述还原剂为氧化亚铁、碳酸氢钠、硫酸亚铁、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠或磷酸氢二钠。

6.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，所述步骤b中，改性活性碳为表面附着乙二胺四乙酸、氧化铝、硝酸、三乙醇胺、氢氧化铝或次氯酸盐的活性碳。

7.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，所述步骤b中，将乙腈通入装有改性活性碳的吸附剂柱之前，先将乙腈分别通入装有氧化铝的吸附剂柱和装有硅胶的吸附剂柱。

8.根据权利要求1所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，所述步骤c中，离子交换树脂的表面附着有醇类化合物。

9.根据上述任一项权利要求所述的液相色谱-质谱联用仪用乙腈的提纯方法，其特征在于，还包括步骤d，将吸附处理所得的乙腈进行精馏；精馏釜加热温度为83～95℃、釜中乙腈液体温度83～88℃、蒸馏出液温度为82～84℃、控制回流比5∶1～20:1。