CN108318606A - 改良全自动固相萃取仪及其在单芳甾烷自动化分离的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改良全自动固相萃取仪及其在单芳甾烷自动化分离的应用，自动固相萃取仪依次包括溶剂系统、溶剂切换阀、计量泵、层析柱、收集系统，各系统间通过流路系统连接，通过控制溶剂切换阀，选取合适的溶剂，由计量泵泵入层析柱，分离吸附在层析柱固定相上的各类物质，洗脱下来的不同物质通过收集系统的机械臂控制，流入不同的收集瓶中。本发明建立仪器分离单芳甾烷的方法，使其与饱和烃组分完全分离，全部进入芳烃组分，本发明解决了现有方法饱和烃与芳烃互混的问题，可以实现单芳甾烷类物质的完全分离，而且本发明引入了改造后的全自动固相萃取仪，实现了样品分析的自动化，大大避免了人工分离操作繁琐、工作效率低的缺点。

Description

改良全自动固相萃取仪及其在单芳甾烷自动化分离的应用
技术领域
本发明属于地化分析领域，具体涉及一种改良全自动固相萃取仪及其在单芳甾烷自动化分离的应用。
背景技术
关于生物标志化合物的研究表明，C27-C28-C29单芳甾烷的不同比例，可以表示各种类型的物源输入。在早期的成岩作用下，单芳甾烷类可能只来源于具有特定侧链双键的甾醇，据此，单芳甾烷类物质比饱和烃中的甾烷具有更多的母源特征，用于油源对比时可以提供更有力的证据。
尽管不同有机质的分布有所重叠，但C27-C28-C29单芳甾烷不同比例关系，代表着陆相、海相或湖湘输入。一般来讲，海相碳酸盐岩原油比海相页岩原油含有更高的C29-单芳甾烷，陆源原油缺乏C27和C28单芳甾烷，非海相页岩单芳甾烷C28/(C28+C29)小于0.5。
此外，芳烃中常见的三芳甾烷类物质，是单芳甾烷在热成熟作用下失去一个甲基并发生芳构化而形成的，因此原油中单芳甾烷和三芳甾烷的比例关系是很好的成熟度参数。研究还表明，对不同成熟阶段的原油，单芳/三芳都有不同构型的比例参数表征其成熟度。一些研究还表明，单芳/三芳还可能受到运移的影响，因为与排出的石油相比，极性较强的三芳甾烷更容易保存在沥青中。
目前，地化分析中按照行业标准《SY 5119-2008岩石中可溶有机物及原油族组分分析》的规定，将抽提物或原油分离为饱、芳、非、沥四组分，之后对其中饱、芳组分中的生物化合物进行检测。但是，依据SY 5119-2008的分离方法，芳烃中的单芳甾烷组分将部分或全部分离至饱和烃组分中，以至于单芳甾烷类物质很难被检测到，其与三芳甾烷的比例关系更是难以得到，极大限制了芳甾烷类物质在勘探领域的应用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种改良全自动固相萃取仪及其在单芳甾烷自动化分离的应用，解决现有技术中饱和烃与芳烃互混的问题以及人工分离操作繁琐、工作效率低的问题。
本发明的技术方案为：一种改良全自动固相萃取仪，依次包括溶剂系统、溶剂切换阀、计量泵、层析柱、收集系统，各系统间通过流路系统连接，通过控制溶剂切换阀，选取合适的溶剂，由计量泵泵入层析柱，分离吸附在层析柱固定相上的各类物质，洗脱下来的不同物质通过收集系统的机械臂控制，流入不同的收集瓶中。
所述溶剂系统至少拥有三路溶剂控制系统，其中一路为空气。
所述收集系统至少为2组分收集。
所述流路系统与溶剂接触的各种管路均为惰性材料。
所述流路系统流速范围为0.5-5.0mL/min，控制精度为±5％。
一种应用权利要求1所述改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，包括以下几个步骤：
(1).使用2g氧化铝和3g硅胶填充层析柱，柱两端及两种填料中间分别用筛板分隔并压实；
(2).打开改良全自动固相萃取仪，在试剂瓶中分别装入正己烷和二氯甲烷和正己烷的混合溶剂，将填充好的层析柱装入仪器指定位置；
(3).正己烷活化层析柱，设定仪器流速为1.0mL/min，流量为15-20mL；
(4).用少量正己烷溶解样品，并将样品完全转移层析柱顶端，若样品量较大，可设定仪器使用1.0mL/min的空气将样品压入层析柱；
(5).洗脱饱和烃组分，设定仪器使用正己烷为流动相，流速为1.0mL/min，流量为30mL；
(6).洗脱芳烃组分，设定仪器使用二氯甲烷和正己烷的混合溶剂为流动相，流速为2.0mL/min，流量为20mL；
(7).单芳甾烷类物质经分离进入芳烃组分中，通过气相色谱-质谱检测，可以得到芳甾烷类物质的信息。
所述步骤(1)硅胶应使用ZEOchem公司进口硅胶，目数为200-300目，孔径60埃；氧化铝应使用中性氧化铝，目数为200-300目，并采用下层氧化铝上层硅胶的填充方式；所用填料在使用前应经过活化并密封保存，保存时间不超过一周，长时间存放后应重新活化。
所述层析柱规格应采用内径2.5cm，长10cm的柱管。
所述步骤(2)二氯甲烷-正己烷的混合溶剂体积比为2：1。
所述步骤(6)后如有需要可以再用无水乙醇、三氯甲烷及其混合溶剂洗脱非烃。
本发明的有益效果为：本发明通过优化色谱条件，建立仪器分离单芳甾烷的方法，使其与饱和烃组分完全分离，全部进入芳烃组分，并对其进行色谱质谱检测，验证了单芳甾烷的分离效果。
(1)与标准方法相比，改变了层析柱规格，采用了更小粒径的填料，增加了柱效。
(2)采用改良全自动固相萃取仪整个分离过程全部自动化，与人工分离相比，实现了流速和流量的精确控制，以及各组分之间的自动切换收集。
本发明解决了现有方法饱和烃与芳烃互混的问题，可以实现单芳甾烷类物质的完全分离，而且本发明引入了改造后的全自动固相萃取仪，实现了样品分析的自动化，大大避免了人工分离操作繁琐、工作效率低的缺点。
附图说明
图1是本发明改良全自动固相萃取仪的原理示意图；
图2是本发明所使用的层析柱示意图；
图3 1#样品饱和烃组分TIC图和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)；
图4 2#样品饱和烃组分TIC图和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)
图5 3#样品饱和烃组分TIC图和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)；
图6 1#样品芳烃组分TIC图和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)；
图7 2#样品芳烃组分TIC图和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)；
图8 3#样品芳烃组分TIC图和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合附图进行详细描述。
如附图1所示，本发明改良全自动固相萃取仪依次包括溶剂系统、溶剂切换阀、计量泵、层析柱、收集系统，各系统间通过流路系统连接，通过控制溶剂切换阀，选取合适的溶剂，由计量泵泵入层析柱，分离吸附在层析柱固定相上的各类物质，洗脱下来的不同物质通过收集系统的机械臂控制，流入不同的收集瓶中。
一直应用改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，包括以下几个步骤：
(1).取JX1井原油样品40mg，溶于30mL正己烷静置过夜。
(2).用塞有脱脂棉的漏斗过滤沥青质，将滤液浓缩至3mL-5mL。
(3).活化填料，硅胶140-150℃活化8小时，氧化铝400-450℃活化4小时。干燥器中冷却后装入密封瓶，并存放在干燥器中。
(4).称取2g氧化铝和3g硅胶，填充层析柱，柱两端及不同填料间用筛板隔离。
(5).将柱分离所需的5种溶剂，即正己烷、二氯甲烷-正己烷的混合溶剂(2：1，体积比)、无水乙醇、三氯甲烷、无水乙醇-三氯甲烷混合溶剂(1:1，体积比)装入指定的溶剂瓶中，打开改良全自动固相萃取仪。
(6).将柱分离所需的层析柱放入仪器指定位置，加入15mL正己烷润洗，流速设定为1.0mL/min。
(7).将恒重后的空样品瓶放入样品收集架，放入仪器下部指定位置。
(8).将浓缩后的滤液转入层析柱，冲洗样品瓶2-3次，直至溶液无色，使用空气将样品压入层析柱，流速设定为1.0mL/min。
(9).用30mL的正己烷洗脱饱和烃，用20mL二氯甲烷-正己烷的混合溶剂(2：1，体积比)洗脱芳烃，再用无水乙醇、三氯甲烷及其混合溶剂洗脱非烃，并在整个过程中设定合适的流速，将三个组分分别承接到已经恒重的称量瓶中。
(10).将上述盛有各组分的称量瓶，置于通风橱中挥干溶剂并恒重。
(11).将恒重后的样品放入色谱瓶中，进行气相色谱-质谱检测。经质谱检测可以验证，单芳甾烷组分经分离后全部进入芳烃组分中，可以得到完整的单芳甾烷类物质的质谱信息。
验证试验
选取物性各不相同的3个原油样品，采用上述方法进行分离实验，验证本发明的适用性。样品分离的族组分数据如表1所示，样品经过本发明处理后的饱和烃和芳烃气相色谱-质谱检测结果如图3-图8所示，其中包括总离子流图(TIC)和单芳甾烷特征峰提取离子流图(m/z＝253)。
表1.原油样品族组分数据
样品 饱和烃％ 芳烃％ 非烃％ 沥青质％ 回收率％
1 52.31 22.63 18.25 7.06 100.24
2 44.04 20.44 14.60 11.19 90.27
3 33.25 34.73 22.41 6.65 97.04
通过表1的数据分析，可以看出经过本方法处理后对原油样品，其回收率在90％-100％之间，结果比较满意。图3-图5为1#-3#样品饱和烃中组分的气相色谱-质谱结果，图中提取质核比为253的离子，并未见到单芳甾烷类物质的特征峰，说明此时单芳甾烷类物质在分离过程中未流出。图6-图8为1#-3#样品的芳烃组分色谱质谱结果，在55min-65min时看到比较完整的单芳甾烷类物质的特征峰，这说明使用本方法，可以使单芳甾烷类物质与饱和烃组分完全分离，全部流入芳烃组分中。
综上所述，通过本发明可以实现对单芳甾烷类物质的分离分析，相比于传统的标准方法，本方法具有自动化程度高、安全高效等特点，可以作为原油族组分分离的方法使用，应用于实验室原油的处理及分离分析等领域。

Claims (10)

1.一种改良全自动固相萃取仪，其特征在于，依次包括溶剂系统、溶剂切换阀、计量泵、层析柱、收集系统，各系统间通过流路系统连接，通过控制溶剂切换阀，选取合适的溶剂，由计量泵泵入层析柱，分离吸附在层析柱固定相上的各类物质，洗脱下来的不同物质通过收集系统的机械臂控制，流入不同的收集瓶中。
2.根据权利要求1所述改良全自动固相萃取仪，其特征在于，所述溶剂系统至少拥有三路溶剂控制系统，其中一路为空气。
3.根据权利要求1所述改良全自动固相萃取仪，其特征在于，所述收集系统至少为2组分收集。
4.根据权利要求1所述改良全自动固相萃取仪，其特征在于，所述流路系统与溶剂接触的各种管路均为惰性材料。
5.根据权利要求1所述改良全自动固相萃取仪，其特征在于，所述流路系统流速范围为0.5-5.0mL/min，控制精度为±5％。
6.一种应用权利要求1所述改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
(1).使用2g氧化铝和3g硅胶填充层析柱，柱两端及两种填料中间分别用筛板分隔并压实；
(2).打开改良全自动固相萃取仪，在试剂瓶中分别装入正己烷、二氯甲烷-正己烷的混合溶剂，将填充好的层析柱装入仪器指定位置；
(3).正己烷活化层析柱，设定仪器流速为1.0mL/min，流量为15-20mL；
(4).用少量正己烷溶解样品，并将样品完全转移层析柱顶端，若样品量较大，可设定仪器使用1.0mL/min的空气将样品压入层析柱；
(5).洗脱饱和烃组分，设定仪器使用正己烷为流动相，流速为1.0mL/min，流量为30mL；
(6).洗脱芳烃组分，设定仪器使用二氯甲烷-正己烷的混合溶剂为流动相，流速为2.0mL/min，流量为20mL；
(7).单芳甾烷类物质经分离进入芳烃组分中，通过气相色谱-质谱检测，可以得到芳甾烷类物质的信息。
7.根据权利要求6所述应用权利要求1所述改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，其特征在于，所述步骤(1)硅胶应使用ZEOchem公司进口硅胶，目数为200-300目，孔径60埃；氧化铝应使用中性氧化铝，目数为200-300目，并采用下层氧化铝上层硅胶的填充方式；所用填料在使用前应经过活化并密封保存，保存时间不超过一周，长时间存放后应重新活化。
8.根据权利要求6所述应用权利要求1所述改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，其特征在于，所述层析柱规格应采用内径2.5cm，长10cm的柱管。
9.根据权利要求6所述应用权利要求1所述改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，其特征在于，所述步骤(2)二氯甲烷-正己烷的混合溶剂体积比为2：1。
10.根据权利要求6所述应用权利要求1所述改良全自动固相萃取仪进行单芳甾烷自动化分离的方法，其特征在于，所述步骤(6)后如有需要可以再用无水乙醇、三氯甲烷及其混合溶剂洗脱非烃。
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