CN108802256B - 一种单乙醇胺含量的检测方法 - Google Patents

一种单乙醇胺含量的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单乙醇胺含量的检测方法。包括如下步骤:(1)供试品储备液和衍生试剂储备液的配制;(2)分别吸取一定量的供试品储备液与衍生试剂储备液,进行柱前衍生,衍生后,用磷酸氢二钾缓冲液定容,过滤得供试品溶液;(3)吸取供试品溶液注入反相高效液相色谱仪进行测定,定量分析获得单乙醇胺样品中的单乙醇胺含量。该方法操作简便,结果准确,为单乙醇胺工业生产上的质量监控提供了一种更加准确可靠的分析方法。

Description

一种单乙醇胺含量的检测方法
技术领域
本发明涉及分析检测技术领域,特别是涉及一种用柱前衍生高效液相反相色谱法测定单乙醇胺含量的检测方法。
背景技术
通常说的乙醇胺,多指单乙醇胺,又名一乙醇胺、伯乙醇胺、氨基乙醇、β-羟基乙胺,英文名称:Monoethanolamine,简称MEA,CAS号141-43-5,常温下为无色粘稠液体带氨味,溶于水,溶液呈强碱性,能与水、乙醇和丙酮等混溶。是一种重要的精细化工原料,主要用作化学试剂、农药、医药、溶剂、染料中间体、橡胶促进剂、腐蚀抑制剂及表面活性剂等。也用作气体吸收剂、乳化剂、增塑剂、橡胶硫化剂、印染增白剂、织物防蛀剂等。另外在生物柴油的生产过程中,添加单乙醇胺还可以作为脱色剂使用。
单乙醇胺作为许多工业产品的中间原料,对其质量标准的要求越来越严格。单乙醇胺中的杂质主要有二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、氨等。对于单乙醇胺的检测方法,国内外报道的较多。在水溶液中的痕量分析法有离子对色谱分析,工业气中的痕量分析法有衍生化气相色谱分析,衍生化液相色谱分析,衍生化薄层色谱分析,毛细管电泳,气相色谱分析,离子排阻色谱分析等。还有用高效液相色谱-串联质谱联用法测定化妆品中微量单乙醇胺的方法,以离子色谱仪检测发电厂高纯水中微量单乙醇胺的方法等。以上方法主要是针对微量或痕量单乙醇胺的分析,都取得了较好的效果,但检测仪器较昂贵,操作过程比较繁琐。
当前,专门针对原料用的单乙醇胺含量测定的国内外报道却很少,依据目前国内行业标准,采用酸碱滴定分析法,此法虽然简单,但误差较大。国内还有两步电位滴定法测定乙醇胺、氢氧化钠混合液含量的分析方法,效果较佳,但由于有氢氧化钠溶液的存在,不宜用于单—的单乙醇胺纯度的测定。因此有必要建立一种简便、准确的单乙醇胺检测方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高效简便的单乙醇胺含量的检测方法。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种测定单乙醇胺含量的检测方法,包括如下步骤:
(1)供试品储备液和衍生试剂储备液的配制
精确称取待测单乙醇胺样品,用pH调节为8.5-9.5的碳酸氢钠溶液定容,得供试品储备液;称取衍生试剂,加乙腈溶解,定容,得衍生试剂储备液;
(2)柱前衍生
分别移取一定量的供试品储备液与衍生试剂储备液,进行柱前衍生,衍生后,用磷酸氢二钾缓冲液定容,过滤得供试品溶液;
(3)测定
吸取供试品溶液注入反相高效液相色谱仪进行测定,定量分析获得单乙醇胺样品中的单乙醇胺含量。
按上述方案,液相色谱检测用流动相:乙腈和磷酸氢二钾缓冲液按体积比为20-80:80-20的混合溶液,其中:乙腈和磷酸氢二钾缓冲液体积比优选为25:75。
按上述方案,所述液相色谱检测用色谱柱为C18液相色谱柱;柱温为20-30℃;检测流速为0.8-1.5mL/min;检测器为紫外检测器;检测波长为220-240nm,检测波长优选为229nm。
按上述方案,步骤(1)中碳酸氢钠溶液的浓度为0.05-0.1mol/L。
按上述方案,所述步骤(1)中pH为8.5-9.5的碳酸氢钠溶液为采用氢氧化钠调节得到。
按上述方案,所述步骤(2)中衍生试剂为对甲苯磺酰氯。
按上述方案,所述步骤(2)中柱前衍生时衍生试剂与单乙醇胺的物质的量之比为5-10:1,优选比例为5:1;柱前衍生为45-70℃水浴中衍生0.5-1.5h,衍生化反应温度优选50~70℃。
按上述方案,所述磷酸氢二钾缓冲液为pH至7.2-7.6的0.05mol/L的磷酸氢二钾缓冲溶液。
按上述方案,所述步骤(2)中的过滤可用0.22μm微孔过滤膜过滤。
按上述方案,所述供试品溶液的浓度为5-100mg/L。
按上述方案,将单乙醇胺标准品储备液加入衍生试剂储备液,进行柱前衍生,衍生后,用磷酸氢二钾缓冲溶液定容,得到一系列浓度梯度的单乙醇胺标准品溶液,进样分析;
以进样浓度为横坐标,以标准品的峰面积为纵坐标,进行线性回归拟合,获得外标法工作曲线,用于单乙醇胺含量的测定。
按上述方案,所述单乙醇胺标准品溶液的浓度为5~100mg/L之间。
本发明的原理和优点如下:
单乙醇胺作为一种重要的精细化工中间体,一般采用高浓度氨水溶液和环氧乙烷在催化剂条件下反应得到。合成路线如下:
副反应:
从合成路线可知,可能的副产物是二乙醇胺和三乙醇胺。在酸碱滴定测定单乙醇胺的含量分析中,由于该方法测出的是总氮量,使测定结果明显偏高。
本申请发明人先后试验了丹磺酰氯和2,4-二硝基氟苯作为衍生试剂来衍生化反应,衍生化效果较好,但是杂质二乙醇胺和三乙醇胺都参与了反应,对液相色谱分析有较大影响。主要是衍生后的产物极性相差不大,而如果加大流动相中的有机相的比例,出峰时间快,会导致衍生试剂峰、单乙醇胺衍生物峰、二乙醇胺衍生物峰、三乙醇胺衍生物峰不易分离的现象;而若通过延长保留时间来提高分离度,而保留时间的延长易产生拖尾现象。
最终,本申请人基于单乙醇胺和其可能含有的杂质的特性,选择对甲苯磺酰氯,进一步通过优化衍生试剂用量,衍生温度及衍生时间进行衍生反应,并配合流动相的选取和使用方式,实现了以通过对甲苯磺酰氯为衍生试剂衍生化反应,将杂质三乙醇胺与二乙醇胺衍生物除去,再采用反相高效液相色谱方法对单乙醇胺衍生物进行定量分析的目的。该方法操作简便,检测分析时时间短,节省了大量溶剂,可用于快速检测分析。与中和滴定法和两步电位滴定法相比,分析方法操作简单,结果准确,还具有干扰小、灵敏度高的特点。适合用于单乙醇胺工业生产过程中的在线监测。
具体地,根据Hinsberg反应的特点,伯胺、仲胺可分别与对甲苯磺酰氯作用生成相应的对甲苯磺酰胺沉淀,其中伯胺生成的沉淀能溶于碱溶液,仲胺生成的沉淀则不溶,叔胺与对甲苯磺酰氯不反应。本方法以对甲苯磺酰氯衍生化伯胺化合物。采用弱碱性的磷酸氢二钾缓冲溶液定容,使含伯胺基团的单乙醇胺衍生物溶解于碱性缓冲溶液,不溶的含仲胺基团的二乙醇胺衍生物通过抽滤除去,而含叔胺基团三乙醇胺不参与反应,从而可以达到从单乙醇胺中有效地分离出杂质,可获得用于液相色谱检测的待测品溶液的目的。
同现有技术相比,本发明的优势在于:
1.本发明采用衍生试剂对甲苯磺酰氯对单乙醇胺样品进行柱前衍生,衍生反应条件温和,反应时间短,在衍生反应过程和后处理过程中,可以直接将单乙醇胺与杂质分离,然后采用反相高效液相色谱法进行检测。该方法操作简便,检测分析时保留时间短,节省了大量溶剂,可用于快速检测分析。
2.采用的衍生化试剂对甲苯磺酰氯是常规试剂,方便易得,价格低廉。
3.采用本发明的反相高效液相色谱法进行检测,与中和滴定法和两步电位滴定法相比,分析方法操作简单,结果准确,还具有干扰小、灵敏度高的特点。适合用于单乙醇胺工业生产过程中的在线监测,为单乙醇胺工业生产上的质量监控提供了一种更加准确可靠的分析方法。
附图说明
图1为单乙醇胺标准品的高效液相色谱图;
图2为浓度为5~100mg/L之间的单乙醇胺的工作曲线(流动相为乙腈:磷酸氢二钾缓冲溶液=25:75);
图3单乙醇胺精密度实验色谱比较图;图中从下到上的色谱曲线分别为重复测定6次对应的B、C、D、E、F、G图谱。
图4为测定单乙醇胺样品的高效液相色谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
实验条件:应用岛津LC-16液相色谱仪进行检测,所用试剂均为色谱纯。
液相分离条件为:用液相色谱柱(C18,5μm,150×4.6mm)分离,柱温25℃,进样量20μL,检测波长229nm,检测器为紫外检测器。流速为1.0mL/min,流动相由有机相和无机相溶剂构成,有机相为乙腈,无机相为0.05mol/L的磷酸氢二钾缓冲溶液,两者体积比为25:75。利用岛津公司的LC Lab Solutions色谱软件处理系统记录色谱,并定性、定量分析。
实施例1
线性关系:
(1)单乙醇胺标准品储备液和衍生试剂储备液的配制
精确称取0.1g单乙醇胺(精确至0.0001g)标准品,用0.05mol/L碳酸氢钠溶液(用氢氧化钠调pH 9.0)定容至100mL,得单乙醇胺标准品储备液(0.016mol/L);称取0.312g对甲苯磺酰氯,加乙腈溶解,定容至100mL,得衍生化试剂储备液(0.016mol/L)。
(2)柱前衍生及进样分析
准确移取单乙醇胺标准品储备液0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0mL分别置于6个不同的50mL容量瓶中,再分别加入2.5、5.0、7.5、10.0、15.0、20.0mL衍生试剂储备液。置55℃水浴中衍生化1h后,用磷酸溶液调pH至7.2的0.05mol/L磷酸氢二钾缓冲溶液定容,用0.22μm微孔过滤膜过滤,得到一系列浓度梯度的单乙醇胺标准品溶液,进样分析。检测数据见表1。以进样浓度为横坐标,以标准品的峰面积为纵坐标,进行线性回归拟合,测定得外标法工作曲线(见附图2)。
实验测得浓度为5~100mg/L之间的单乙醇胺标准品的工作曲线,其线性回归方程为y=2.9425×105x-2.3831×105(线性拟合系数R为0.9996),其中y为标准品的峰面积,x为检测物浓度(单位为mg/L)。
表1线性关系检测数据
实际样品检测(以浓度为20mg/L的单乙醇胺标准溶液为例):
(1)样品储备液和衍生试剂储备液的配制
精确称取0.1g单乙醇胺(精确至0.0001g)样品,用0.05mol/L碳酸氢钠溶液(用氢氧化钠调pH 9.0)定容至100mL,得单乙醇胺样品储备液(0.016mol/L);称取0.156g对甲苯磺酰氯,加乙腈溶解,定容至50mL,得衍生化试剂储备液(0.016mol/L)。
(2)柱前衍生
准确移取1.0mL单乙醇胺样品储备液至50mL容量瓶中,加入5.0mL衍生化试剂储备液。在55℃水浴中衍生化1.0h后,用磷酸溶液调pH至7.2的0.05mol/L磷酸氢二钾缓冲溶液定容,用0.22μm微孔过滤膜过滤,得供试品溶液。
(3)测定
吸取供试品溶液注入反相高效液相色谱仪进行测定,面积归一法定量,即得。平行测定3次,单乙醇胺含量分别为19.97mg/L,20.12mg/L,20.10mg/L,平均含量为20.06mg/L。从所得结果来看,相对误差在0.5%之内,从色谱图(见附图1)上也未发现其他杂质峰,结果准确可靠。
单乙醇胺标准品的反相液相色谱图如附图1所示,其中按出峰的先后顺序分别为:衍生试剂对甲苯磺酰氯峰1和单乙醇胺峰2。
实施例2
精密度:
取同一单乙醇胺样品溶液,按照实施例1同样条件反应后,取样分析,测试系统的精密度,重复测定6次,测定色谱比较图见附图3(分别见B、C、D、E、F、G图谱),分析结果见表2。重复测试的相对标准偏差RSD为0.30%,说明仪器系统具有较好的稳定性。
表2精密度实验结果
实施例3
加标回收率:
在6个50mL容量瓶中,加入2.0mL已知浓度的单乙醇胺样品溶液,再分别准确加入3.3、3.4、3.8、4.0、4.3、4.5mL单乙醇胺对照品储备溶液,按实施例1同样条件反应后,取样分析,结果见表3。计算结果得:平均回收率(n=6)为100.57%;RSD为0.87%。
表3回收率实验结果
实施例4
本实施例分别采用HPLC外标法和滴定分析法检测某公司提供的工业原料单乙醇胺样品,进行对照比较。
HPLC外标法:准确称取某公司提供的工业级单乙醇胺样品0.1000g,置于100mL容量瓶中,用0.05mol/L碳酸氢钠溶液(用氢氧化钠调pH 9.0)定容。按照实施例1衍生条件反应后,取20μL进样分析,记录色谱图及峰面积见附图4(峰1为不明杂质峰,峰2为衍生试剂对甲苯磺酰氯峰,峰3为单乙醇胺峰),以外标法计算工业单乙醇胺的含量为98.82%,数据见表4。
滴定分析法:精确称取单乙醇胺样品1~1.5g(称准至0.0001g)于250mL锥形瓶中,加入50mL蒸馏水,使之完全溶解,摇匀,加入溴甲酚绿-甲基红指示剂10滴,用0.5mol/L盐酸标准溶液滴定至酒红色为终点,记录消耗盐酸标准溶液的量,重复三次。同时做空白实验。以滴定分析法测得该样品的含量是101.59%(数据见表4),很难确定其他杂质。
由表4此可见,用滴定分析法三次平行分析,测得的含量分别为102.32%,100.57%,101.89%;采用HPLC外标法三次平行分析,测得单乙醇胺的含量分别为98.94%,98.70%,98.83%。结果表明滴定分析法确实存在着滴定过量,结果偏高等诸多问题。而HPLC外标法避免了其它杂质(如二乙醇胺、三乙醇胺)的干扰,相对标准偏差RSD也比较低,仅为0.12%,得到了较为准确可靠的测定结果。
表4不同检测方法对样品的测定结果
结论
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。在本发明所述的选取范围内,碳酸氢钠溶液pH、碳酸氢钠溶液的浓度、流动相中乙腈和磷酸氢二钾缓冲液的体积比、磷酸氢二钾缓冲溶液的pH等取值均是可以调整的。
应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1) 供试品储备液和衍生试剂储备液的配制
精确称取待测单乙醇胺样品,用pH调节为8.5-9.5的碳酸氢钠溶液定容,得供试品储备液;称取衍生试剂,加乙腈溶解,定容,得衍生试剂储备液;所述衍生试剂为对甲苯磺酰氯;
(2)柱前衍生
分别移取一定量的供试品储备液与衍生试剂储备液,进行柱前衍生,衍生后,用磷酸氢二钾缓冲液定容,过滤得供试品溶液,所述磷酸氢二钾缓冲液为pH至7.2-7.6的 0.05mol/L的磷酸氢二钾缓冲溶液;
(3) 测定
吸取供试品溶液注入反相高效液相色谱仪进行测定,定量分析获得单乙醇胺样品中的单乙醇胺含量,液相色谱检测用色谱柱为C18液相色谱柱;液相色谱检测用流动相由有机相和无机相溶剂构成,有机相为乙腈,无机相为0.05mol/L的磷酸氢二钾缓冲溶液,两者体积比为25:75。
2.根据权利要求1所述的测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:液相色谱检测条件:柱温为20-30℃;检测流速为0.8-1.5mL/min;检测器为紫外检测器;检测波长为220-240nm。
3.根据权利要求1所述的测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:步骤(1)中碳酸氢钠溶液的浓度为0.05-0.1mol/L;步骤(1)中pH为8.5-9.5的碳酸氢钠溶液为采用氢氧化钠调节得到。
4.根据权利要求1所述的测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:所述步骤(2)中柱前衍生时衍生试剂与单乙醇胺的物质的量之比为5-10:1;柱前衍生为45-70℃水浴中衍生0.5-1.5h。
5.根据权利要求1所述的测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:所述供试品溶液的浓度为5-100mg/L。
6.根据权利要求1所述的测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:将单乙醇胺标准品储备液加入衍生试剂储备液,进行柱前衍生,衍生后,用磷酸氢二钾缓冲溶液定容,得到一系列浓度梯度的单乙醇胺标准品溶液,进样分析;
以进样浓度为横坐标,以标准品的峰面积为纵坐标,进行线性回归拟合,获得外标法工作曲线,用于单乙醇胺含量的测定。
7.根据权利要求6所述的测定单乙醇胺含量的检测方法,其特征在于:所述单乙醇胺标准品溶液的浓度为5~100mg/L。
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