CN109991332B

CN109991332B - 一种色谱试剂蒸馏回收利用方法

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Publication number: CN109991332B
Application number: CN201910303051.4A
Authority: CN
Inventors: 孙光映; 木尼热·阿布都艾尼; 古丽契热·阿地力; 赵永昕; 阿吉艾克拜尔·艾萨
Original assignee: Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: CN109991332A

Abstract

本发明涉及一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，该方法针对不同的色谱试剂（有机相），选取标记物，运用高效液相色谱仪（配以紫外检测器），测定其在色谱柱上的对应不同比例φ的有机相‑水中的保留时间，并计算出其容量因子k’，再换算成lg k’，最后通过lg k’‑φ作图，线性模拟，得出其线性化公式及相关模拟系数。由于工业色谱使用时色谱试剂的含量在0%‑100%范围之间，而为了达到快速检测，单一标记物其覆盖的含量范围又有限，因此同一色谱试剂往往需要使用考察数个不同的标记物的lg k‑φ标准曲线并使其互相之间兼有部分重叠，以达到对该色谱试剂含量测定的全覆盖。该方法经济可靠，成本低，非常适合工业化色谱应用生产线。

Description

一种色谱试剂蒸馏回收利用方法

技术领域

本发明涉及一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，该方法基于色谱学的线性溶剂强度理论开发出通过配备紫外检测器的液相色谱仪即可精准测定混合溶剂中有机相含量的分析方法，并用于探索制备色谱废液蒸馏过程中有机相的含量分布，以优化得到最佳蒸馏工艺路线并最终进行精准勾兑，从而实现色谱试剂的循环利用。

背景技术

制备液相色谱是近代兴起发展的一种高效的分离纯化技术，在生物医药领域目前有着十分重要的地位和作用。利用溶质分子在不同色谱填料的分配、吸附等的作用力不同，在目标物与非目标物间得到高效的分离，从而使目标物得到更高的附加值。由于其具备高效分离的特征，现代制备液相色谱发展迅速，其制备规模也由初期的数十毫克级扩展至公斤级的工业制备色谱。随着制备液相色谱规模的扩大，色谱试剂特别是有机试剂的高度消耗成为一个不可忽视的问题。高试剂消耗不仅增加了分离成本，在制备色谱生产之后更是产生了大量废液，带来了较高的污染排放压力。因此，针对色谱废液开发简单易行的色谱试剂回收利用技术，具有十分重要的意义。

常用的制备色谱，尤其是应用最为广泛的反相色谱，其所用的色谱试剂主要为甲醇、乙腈、乙醇和水。目前，主要的色谱试剂回收利用的办法是通过多次蒸馏和精馏的方式，将有机相从废液中分离开来，再重新装瓶利用。整个过程复杂，能耗高，成本较新制试剂无明显优势。植物提取过程中的试剂回收可以提供新的利用思路。通常，以一定比例的乙醇-水混合物来对植物进行提取，蒸馏浓缩之后，通过酒精计测出馏出液中乙醇含量，再换算后进行一定程度的勾兑，即可实现试剂的再利用。将工业制备色谱产生的废液进行蒸馏回收，然后进行有机相含量测定，再按所需色谱条件进行精准勾兑，以达到重新利用的水平。常规的有机相-水的测定方法主要有卡氏水分测定法，即通过测定混合溶液中的水分并扣除得到相关有机相含量。密度测定换算法则是通先测定混合溶剂的密度，再根据密度换算表进行换算得到相关有机相的含量。上述两种方法仅能粗略估计有机相的含量，并不能得到准确、可靠的测定结果，其结果就是在含量精度需求相对较高的液相色谱上造成较大误差。配备氢火焰检测器的气相色谱可被用来精确测量混合液中各溶剂的含量，因而被广泛应用在工业色谱的试剂回收含量测定。但是，氢火焰检测器构造复杂，维护繁琐，使用成本很高。因此，发展一种简单有效的有机相含量精准测定技术，并用于制备色谱废液蒸馏液中有机相含量测定并用于精准勾兑，具有十分重要的产业化意义。

线性溶剂强度理论是早期发展起来的一种色谱理论，认为对于特定溶质分子，其在色谱上的保留因子(k)的对数(lg k)和有机相含量(φ)符合线性关系：lg k’＝lg k₀’-S*φ，其中lg k_w和S均为常数，即分别为所得直线的截距和斜率。通过选定一定的标记物，在固定的不同比例的流动相下测出lg k’-φ直线的截距和斜率，从而得到线性较好的标准曲线。然后以蒸馏出的色谱试剂为流动相来测定相关标记物的k’值。再通过上述测得的标准曲线反过来计算得到相关φ值，并精准勾兑到所需要的相关有机相比例用于下一步制备纯化。同时，基于该含量测定方法，对不同混合比例下的有机相蒸馏出来的溶剂含量及占比分布进行研究，以作为制备废液的蒸馏程度参考。

综上所述，该方法基于色谱的线性溶剂强度理论，以配备简单紫外检测器的液相色谱为检测仪，开发出高精度的制备色谱试剂回收测定勾兑方法，并跟踪蒸馏工艺，为排废及蒸馏能源节省提供可信依据。方法较基于氢火焰检测器的气相色谱法简单易行，稳定性高，维护成本低，其精度亦较好，具有十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，该方法主要是基于两个技术特点。一方面通过研发基于液相色谱测定试剂含量的办法；另一方面则通过该方法对混合溶液中蒸馏过程中的溶剂含量及占比分布进行研究，针对不同的色谱试剂(有机相)，选取标记物，运用高效液相色谱仪(配以紫外检测器)，测定其在色谱柱上的对应不同比例φ的有机相-水中的保留时间，并计算出其容量因子k’，再换算成lg k’，最后通过lgk’-φ作图，线性模拟，得出其线性化公式及相关模拟系数。由于工业色谱使用时色谱试剂的含量在0％-100％范围之间，而为了达到快速检测，单一标记物其覆盖的含量范围又有限，因此同一色谱试剂往往需要使用考察数个不同的标记物的lg k-φ标准曲线并使其互相之间兼有部分重叠，以达到对该色谱试剂含量测定的全覆盖。该方法经济可靠，成本低，非常适合工业化色谱应用生产线。

本发明所述的一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，按下列步骤进行：

a、以液相色谱的线性溶剂强度理论为基础，以甲醇和0.1％甲酸水的混合溶液为流动相分别测定间苯二酚或甲苯在流动相下的保留因子k_甲醇’，并模拟出保留因子lg k_甲醇’和流动相中甲醇体积分数φ_甲醇之间的线性方程；其中甲醇的质量分数分别为4.04，8.16％，12.37％，16.67％，25.53％，34.78％，39.56％，44.44％，54.54％，65.12％，76.19％，87.80％，100％；

或以乙腈和0.1％甲酸水的混合溶液为流动相，分别测定间苯二酚、苯酚和甲苯在流动相下的保留因子k_乙腈’，并模拟出保留因子lg k_乙腈’和流动相中乙腈体积分数φ_乙腈的线性方程，其中乙腈的质量分数分别为2.38％，3.99％，8.07％，12.24％，16.49％，20.84％，25.29％，34.50％，39.26％，44.13％，64.83％，87.67％，100.00％；

b、配制甲醇质量分数分别为8.28％，17.24％，35.96％，55.04％，64.00％的甲醇-0.1％甲酸水混合溶液，其体积为V₀，使用旋转蒸发仪对混合溶液进行蒸馏，接取蒸馏出来的馏段体积为V_甲馏，并以馏段为流动相，分别测定间苯二酚或甲苯在流动相下的保留因子k_甲醇’，代入并通过步骤a中所得的lg k_甲醇’-φ_甲醇线性方程中，算出馏段中的甲醇含量φ_甲醇，则馏段中蒸馏出来的甲醇的体积占蒸馏前甲醇总体积V_甲醇的分数为V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇，按蒸馏出馏段的先后顺序对所蒸出甲醇的体积分数进行累积加和，再绘制出V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇-V_甲馏/V₀图和不同蒸馏段中的φ_甲醇-V_甲馏/V₀图；

或配制乙腈质量分数分别为16.49％，34.50％，54.23％，75.96％的乙腈-0.1％甲酸水混合溶液，其体积为V₀’，使用旋转蒸发仪对混合溶液进行蒸馏，接取蒸馏出来的馏段体积为V_乙馏，并以馏段为流动相，分别测定苯酚或甲苯在流动相下的保留因子k_乙腈’，代入并通过步骤a中所得的lg k_乙腈’-φ乙腈线性方程中，算出馏段中的乙腈含量φ_乙腈，则馏段中蒸馏出来的乙腈的体积占蒸馏前乙腈总体积V_乙腈的分数为V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈，按蒸馏出馏段的先后顺序对所蒸出乙腈的体积分数进行累积加和，再绘制出V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈-V_乙馏/V₀’图和不同蒸馏段中的φ_乙腈-V_乙馏/V₀’图；

c、取重蒸工业色谱产生的废液，按制备条件推算，该废液的组成为甲醇-0.1％甲酸水，其中甲醇质量分数为25.53％，根据步骤b分别得到的甲醇质量分数为17.24％和35.96％时的V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇-V_甲馏/V₀图和不同蒸馏段中的φ_甲醇-V_甲馏/V₀图，估算使用旋转蒸发仪重蒸至馏段体积占总体积比例为40％时截止，其中甲醇质量分数估算值为45％，根据步骤a，选取甲苯为标记物，以重蒸得到的馏段为液相色谱的流动相，测定甲苯的保留因子k_甲醇’，代入步骤a中得到的lg k_甲醇’-φ_甲醇线性方程，计算出馏段中的φ_甲醇值为50.90％(即甲醇质量分数为45.34％)；

或取重蒸工业色谱产生的废液，按制备条件推算，该废液的组成为乙腈-0.1％甲酸水，其中乙腈质量分数为12.50％，根据步骤b得到的乙腈质量分数为16.49％时的V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈-V_乙馏/V₀’和不同蒸馏段中的φ_乙腈-V_乙馏/V₀’图，估算使用旋转蒸发仪重蒸至馏段体积占总体积比例为50％时截止，其中乙腈质量分数估算值为30％，根据步骤a，选取苯酚为标记物，以重蒸得到的馏段为液相色谱的流动相，测定苯酚的保留因子k_乙腈’，代入步骤a中得到的lg k_乙腈’-φ_乙腈线性方程，计算出馏段中的φ_乙腈值为25.08％，即乙腈质量分数为20.90％；

d、取步骤c重蒸得到的馏段，甲醇质量分数为45.34％，通过液相色谱的二元泵混合成甲醇质量分数为8.28％的流动相，测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图。再通过液相色谱的二元泵将纯甲醇和0.1％甲酸水混合成甲醇分数为8.28％的流动相，同样测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，对比两者的保留情况；

或取步骤c重蒸得到的馏段，乙腈质量分数为20.90％，通过液相色谱的二元泵混合成乙腈质量分数为8.07％的流动相，测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，再通过液相色谱的二元泵将纯乙腈和0.1％甲酸水混合成乙腈质量分数为8.07％的流动相，同样测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，对比两者的保留情况。

本发明所述的一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，该方法：

不同色谱标记物保留因子(对数)-有机相含量标准曲线的测定：针对不同的色谱试剂(有机相)，选取标记物，运用高效液相色谱仪(配以紫外检测器)，测定其在色谱柱上的对应不同比例(φ)的有机相-水中的保留时间，并计算出其容量因子k’，再换算成lg k’，最后通过lg k’-φ作图，线性模拟，得出其线性化公式及相关模拟系数。由于工业色谱使用时色谱试剂的含量在0％～100％范围之间，而为了达到快速检测，单一标记物其覆盖的含量范围又有限，因此同一色谱试剂往往需要使用考察数个不同的标记物的lg k-φ标准曲线并使其互相之间兼有部分重叠，以达到对该色谱试剂含量测定的全覆盖；有机相含量测定的理论基础为线性溶剂理论；其表达方式为lg k＝lg k₀’-S*φ，其中，k’为溶质的容量因子，可通过(保留时间-死时间)/死时间来换算；S为和溶质相对分子量相关的常数，lg k₀’为有机相含量为0时样品在色谱柱上的保留因子，为常数；以lg k’对φ做线性图，通过截距和斜率即可求出lg k₀’和S值；

不同比例色谱试剂-水混合物不同蒸馏段中有机相含量(φ)考察：针对工业色谱使用过程中可能产生比例不同废液，蒸馏过程中蒸馏段中有机相的含量是蒸馏时间的变化而不断变化的，而勾兑使用试剂，则要求蒸馏出来的有机相含量至少要不低于蒸馏前的含量，因此，对蒸馏过程中有机相含量的跟踪，是十分必要的；对手动配置的不同比例的有机相-水混合溶液进行减压蒸馏，在不同的蒸馏阶段，接下相关馏分并加入甲酸至体积比为0.1％；以该馏分为流动相，选取标记物，用高效液相色谱仪(配以紫外检测器)测定其在色谱柱上的保留时间，再换算成保留因子k’，换算成lg k’，再依据上述所测lg k’-φ标准曲线测得其对应的φ值；依此顺序测得不同比例有机相-水混合物在蒸馏过程中的分布和含量分布，确定可用馏段的数目，为精准勾兑应用提供理论基础；最终蒸馏体积的确定应根据蒸馏出溶液中有机相含量和回收率共同确定，所蒸出的溶液中的有机相要高于蒸馏前废液中的有机相含量；

蒸馏试剂的精准勾兑再利用。取工业制备色谱废液若干，根据制备条件可推测得知其中有机相含量的估计值，再依据上述蒸馏工艺的研究，综合考虑电能消耗及溶剂回收率，取舍得到最佳的蒸馏馏分量。取少量所得馏分，调整甲酸浓度至0.1％，选取标记物，用高效液相色谱仪(配以紫外检测器)测定其在色谱柱上的k’值，根据lg k’-φ值推测出有机相含量φ。然后，精准勾兑至应用浓度，即可正常使用。所得废液可再循环，再勾兑使用；蒸馏试剂精准勾兑再利用可直接通过双泵混合来实现，即一个泵泵入蒸馏后的溶液，另一个泵泵入水相，按照一定的比例来分别调节流速，再通过混合器混合，即可直接连接工业色谱设备使用。

本发明所述的一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，该方法首次采用标记物标准曲线精准测定有机相含量，继而对蒸馏段进行全分析，再根据全分析理论基础对废液针对性地回收再勾兑使用，使用简单的紫外检测器和常见的液相色谱仪即可实现全部操作。标准曲线和蒸馏段分析结束后，凭借相关实验数据即可选取标记物，实现有机相含量的测定，方法简单经济，不需要复杂精密的仪器，过程简单快速。勾兑实验可通过工业色谱的多泵系统直接实现使用，重复性、稳定性好，方便快捷。

本发明所述的一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，通过简单的配有紫外检测器的高效液相色谱仪即可完成整个步骤。方法稳定可靠，大幅度节省成本，降低污染排放。因此，本发明可用于工业色谱的试剂回收再利用设计及工业化成本设计集成。

本发明所述的一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，以液相色谱的线性溶剂强度理论为基础，以间苯二酚、苯酚或甲苯为标记物测定其在不同比例有机相-水二元混合溶液(其中有机相比例为φ)中的保留因子k’，并模拟出lg k’和有机相含量φ之间的线性关系。然后，使用旋转蒸发仪重蒸工业色谱废液，以其为液相色谱的流动相，取上述标记物，测定其保留因子k’，再根据测得的lg k’-φ线性公式倒推测出重蒸试剂中的φ值。再根据该相应的φ值，用工业色谱仪直接在线勾兑成需要的比例使用。和新用试剂相比，目标物在新试剂和重蒸试剂为流动相的条件下，保留时间几乎完全一致，说明该方法精准、稳定可靠。此外，通过测定对蒸馏过程的实时监测，得出了蒸馏过程中馏段的有机相总量的分布及有机相含量分布，为蒸馏工艺提供了有效可靠的依据。该方法仅通过配备普通紫外检测器的高效液相色谱仪即可测量得到蒸馏工艺中的含量，并实现在线精准勾兑使用，使用成本低，是一种有效的工业色谱废液使用方法。

附图说明

图1为本发明以间苯二酚为标记物标定的甲醇-水体系的lg k_甲醇’-φ_甲醇曲线(适用范围：甲醇质量分数从4.04％-39.56％)，拟合方程为lg k_甲醇’＝0.8729-2.49562*φ_甲醇，线性拟合常数R²＝0.993。

图2为本发明以甲苯为标记物标定的甲醇体系的lg k_甲醇’-φ_甲醇曲线(适用范围：甲醇质量分数从34.78％-100.00％)，拟合方程为lg k_甲醇’＝2.80374-3.11074*φ_甲醇，线性拟合常数R²＝0.998。

图3为本发明为甲醇质量分数分别为8.28％，17.24％，35.96％，55.04％，64.00％的甲醇-水混合溶液蒸馏时不同蒸馏段中甲醇回收率分布情况图。

图4为本发明为甲醇质量分数分别为8.28％，17.24％，35.96％，55.04％，64.00％的甲醇-水混合溶液蒸馏时不同蒸馏段中甲醇质量分数情况图。

图5为本发明以安石榴苷为待测物分别在新用甲醇和重蒸勾兑甲醇为流动相的条件下的分离效果图；流动相：甲醇-0.1％甲酸水(其中甲醇质量分数为8.28％)；流速：1.0mL/min；柱温：30℃；检测波长：254nm。

图6为本发明以甲苯为标记物标定的乙腈-水体系的lg k’-φ曲线(适用范围：乙腈质量分数从2.38％-20.84％)，拟合方程为lg k_乙腈’＝2.05442-2.40635*φ_乙腈，线性拟合常数R²＝0.993。

图7为本发明以苯酚为标记物标定的乙腈-水体系的lg k_乙腈’-φ_乙腈曲线(适用范围：乙腈质量分数从20.84％-39.26％)，拟合方程为lg k_乙腈’＝1.09956-2.36911*φ_乙腈，线性拟合常数R²＝0.986。

图8为本发明以间苯二酚为标记物标定的乙腈-水体系的lg k_乙腈’-φ_乙腈曲线(适用范围：乙腈质量分数从34.50％-100.00％)，拟合方程为lg k_乙腈’＝0.90968-4.30258*φ_乙腈，线性拟合常数R²＝0.989。

图9为本发明为乙腈质量分数分别为16.49％，34.50％，54.23％，75.96％的乙腈-水混合溶液蒸馏时不同蒸馏段中乙腈回收率分布情况图。

图10为本发明为乙腈质量分数分别为16.49％，34.50％，54.23％，75.96％的乙腈-水混合溶液蒸馏时不同蒸馏段中乙腈质量分数情况图。

图11为本发明以安石榴苷为待测物分别在新用乙腈和重蒸勾兑乙腈为流动相的条件下的分离效果图；流动相：乙腈-0.1％甲酸水(其中乙腈质量分数为8.07％)；流速：1.0mL/min；柱温：30℃；检测波长：254nm。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步详细阐述本发明。

实施例1

以液相色谱的线性溶剂强度理论为基础，将一根普通反相色谱柱连接在一台配有普通紫外检测器的高效液相色谱仪用于测定，称取10mg间苯二酚，加入100mL甲醇中配制成待测液，高效液相色谱仪的由双泵组成，泵A连接有机相甲醇，泵B连接0.1％甲酸水溶液，通过色谱工作站控制泵A和泵B的流速(其中总流速为1.0mL/min)，最终混合成为甲醇质量分数为4.04，8.16％，12.37％，16.67％，25.53％，34.78％，39.56％的甲醇-水溶液，并分别平衡色谱柱20分钟(柱温控制在30℃)，以甲醇和0.1％甲酸水的混合溶液为流动相分别测定间苯二酚或甲苯在流动相下的保留因子k_甲醇’，并模拟出保留因子log k_甲醇’和流动相中甲醇体积分数φ_甲醇之间的线性方程；

使用进样器进样上述配制的间苯二酚-甲醇溶液，分别在上述甲醇-0.1％甲酸水溶液体系中测定样品在色谱柱上的保留时间t_R。样品在各条件下的容量因子k_甲醇’按照如下公式推算k_甲醇’＝t_R-t₀/t₀，t₀为死时间，将所得一系列的k_甲醇’取lg k_甲醇’，然后用lg k_甲醇’对测定所用甲醇-水混合溶液中甲醇的体积分数(φ_甲醇)作图并线性模拟，如图1所示，所得到截距和斜率和线性系数，进而得到具体的lg k_甲醇’-φ甲醇公式为lg k_甲醇’＝0.8729-2.49562*φ_甲醇，线性拟合常数R²＝0.993，该标准曲线可用于标定甲醇质量分数从4.04％-39.56％的甲醇-水混合物中的甲醇含量；

量取100μL甲苯，溶于100mL甲醇中配制成待测液，通过色谱工作站控制泵A和泵B的流速(其中总流速为1.0mL/min)，最终混合成为甲醇质量分数分别为34.78％，44.44％，54.54％，65.12％，76.19％，87.80％，100％的甲醇-水溶液，并分别平衡色谱柱20min，柱温控制在30℃，使用进样器进样上述配制的甲苯-甲醇溶液，分别在上述甲醇-水溶液体系中测定样品在色谱柱上的保留时间t_R。换算成容量因子k_甲醇’以后取lg k_甲醇’，然后用lg k_甲醇’对测定所用甲醇-水混合溶液中甲醇的体积分数φ_甲醇作图并线性模拟，如图2所示，所得到截距和斜率和线性系数，进而得到具体的lg k_甲醇’-φ_甲醇公式为lg k_甲醇’＝2.80374-3.11074*φ_甲醇，线性拟合常数R²＝0.998，该标准曲线可用于标定质量分数范围为34.78％-100.00％的甲醇-水混合物中的甲醇含量；

配制1L质量分数分别为8.28％，17.24％，35.96％，55.04％，64.00％的甲醇-水混合溶液体积可以标定为V₀，装入旋蒸瓶中，使用旋蒸蒸发仪旋蒸，温度设置在35℃-80℃之间，每隔100mL接取一个馏段(体积可初步估计，不需要十分精确)，用量筒分别准确测量体积，记为V_甲馏，加甲酸调各馏段的酸度至0.1％，以该馏段为流动相，使用配有紫外检测器的高效液相色谱仪，总流速控制为1.0mL/min，柱温控制在30℃，分别以甲苯和间苯二酚溶液为标记物，来测定各馏分相对应的保留时间t_R，将时间较长的t_R舍弃，将剩下的t_R换算成保留因子k_甲醇’，并取保留因子lg k_甲醇’，按对应的标准曲线测定出对应的φ_甲醇，并计算出其中甲醇的体积V_甲馏*φ_甲醇，累计各馏段中甲醇的总量占蒸馏前甲醇的总量(V_甲醇)的比例V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇，并对蒸馏出溶液的体积占比V_甲馏/V₀作图，如图3所示，同时，图4则描述了不同馏段中的甲醇含量φ_甲醇对V_甲馏/V₀，反应了不同馏段中的甲醇的品质问题，图3和图4可综合为工业色谱试剂循环利用提供参考，例如，以蒸馏质量分数为8.28％的甲醇为例，蒸馏至体积分数占30.9％时，甲醇即被蒸出10.86％，其馏段中甲醇的含量已经降为8.63％，与蒸馏前几乎相近，表明蒸馏基本完成，再蒸馏下去只会浪费电能，图3还表明，甲醇含量越低，离蒸馏完成的速度就越快；

取20L工业色谱产生的废液，按制备条件推算，其中甲醇质量分数为25.53％，使用旋蒸蒸发仪，温度控制在80℃，对应甲醇蒸馏比例的分布图，其蒸馏曲线应在蒸馏17.24％的甲醇-水和35.96％的甲醇-水的蒸馏曲线之间，而由图3可知，蒸馏体积占比至40％即可基本完成；因此，蒸馏至大约该比例时为止；按图4可知其中甲醇质量分数大约为45％(在17.24％和35.96％甲醇-水两条蒸馏曲线中间)；取少量所得馏分加甲酸调至酸度为0.1％，使其为配有紫外检测器的高效液相色谱仪的流动相，平衡一根普通的反相色谱柱大约15分钟，然后，根据甲醇蒸馏所得馏分段含量的分布图，初步估计其中甲醇质量分数为45％，根据图2可知当甲醇-水混合物中甲醇质量分数为34.78％-100.00％时，应选择甲苯为标记物来进行测定；选用甲苯为标记物，使用甲苯-甲醇溶液为标记物，调整流速为1.0mL/min，检测波长254nm，柱温30℃，进样检测，测得保留时间t_R为40.9min，换算成容量因子k_甲醇’为16.61，取lg k_甲醇’为1.22，再根据所得的lg k_甲醇’-φ_甲醇曲线公式lg k_甲醇’＝2.80374-3.11074*φ_甲醇，计算得出甲醇的质量分数为45.34％，即该馏分为甲醇质量分数达45.34％的馏分；

为满足安石榴苷的纯化需要，要将该馏分加水勾兑成为质量分数为8.28％的甲醇-水溶液(工业制备色谱纯化实际生产需要)，为检测勾兑效果，取部分馏分溶液，加甲酸调至酸度为0.1％，使其为配有紫外检测器的高效液相色谱仪中流动相的A相，使0.1％甲酸水为B相，控制流速为1.0mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站控制A相和B相至甲醇质量分数为8.28％，平衡一根普通反相色谱柱大约15分钟，取安石榴苷(中试生产目标分子)样品溶液少许，进样，得到色谱图，作为对比，以甲醇为流动相中的A相，0.1％甲酸水比B相，控制流速为1.0mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站，通过色谱工作在控制A相和B相的比例至甲醇质量分数为8.28％，平衡色谱柱15分钟，同样进样安石榴苷样品溶液少许，得到参照色谱图；所得色谱图及参照色谱图如图5所示，结果表明，用馏段通过工业色谱在线勾兑出的甲醇-水和新配制的甲醇-水，安石榴苷的保留情况几乎完全一致，表明溶剂精准勾兑再利用系统的成功。

实施例2

以液相色谱的线性溶剂强度理论为基础，以液相色谱的线性溶剂强度理论为基础，将一根普通反相色谱柱连接在一台配有普通紫外检测器的高效液相色谱仪用于测定，取100μL甲苯，加入100mL的乙腈配制成待测液，高效液相色谱仪的由双泵组成，泵A连接有机相乙腈，泵B连接0.1％甲酸水溶液。通过色谱工作站控制泵A和泵B的流速，其中总流速为1.0mL/min，最终混合成为乙腈质量分数为34.50％，44.13％，64.83％，87.67％，100.00％的乙腈-水溶液，并分别平衡色谱柱20min，柱温控制在30℃；使用进样器进样上述配制的甲苯-乙腈溶液，分别在上述乙腈-水溶液体系中测定样品在色谱柱上的保留时间t_R。换算成容量因子k_乙腈’以后取lg k_乙腈’，然后用lg k_乙腈’对测定所用乙腈-水混合溶液中乙腈的体积分数φ乙腈作图并线性模拟，如图6所示，所得到截距和斜率和线性系数，进而得到具体的lg k_乙腈’-φ_乙腈公式为lg k_乙腈’＝2.05442-2.40635*φ_乙腈，线性拟合常数R²＝0.993，该标准曲线可用于标定质量分数范围为34.50％-100.00％的乙腈-水混合物中的乙腈含量；

称量10mg苯酚，溶于100mL乙腈中配制成待测液，通过色谱工作站控制泵A和泵B的流速，总流速控制在1.0mL/min，最终混合成为质量分数在20.84％，25.29％，34.50％，39.26％的乙腈-水溶液，并分别平衡色谱柱20min，柱温控制在30℃，使用进样器进样上述配制的苯酚-乙腈溶液，分别在上述乙腈-水溶液体系中测定样品在色谱柱上的保留时间t_R，换算成容量因子k_乙腈’以后取lg k_乙腈’，然后用lg k_乙腈’对测定所用乙腈-水混合溶液中乙腈的体积分数φ乙腈作图并线性模拟，如图7所示，所得到截距和斜率和线性系数，进而得到具体的lg k_乙腈’-φ_乙腈公式为lg k_乙腈’＝1.04086-0.02572*φ_乙腈，线性拟合常数R²＝0.984，该标准曲线可用于标定质量分数范围为20.84％-39.26％的乙腈-水混合物中的乙腈含量；

称量10mg间苯二酚，溶于100mL乙腈中配制成待测液，通过色谱工作站控制泵A和泵B的流速，总流速控制在1.0mL/min，最终混合成为乙腈质量分数为2.38％，3.99％，8.07％，12.24％，16.49％，20.84％的乙腈-水溶液，并分别平衡色谱柱20min，柱温控制在30℃，使用进样器进样上述配制的间苯二酚-乙腈溶液，分别在上述乙腈-水溶液体系中测定样品在色谱柱上的保留时间t_R。换算成容量因子k_乙腈’以后取lg k_乙腈’，然后用lg k_乙腈’对测定所用乙腈-水混合溶液中乙腈的体积分数φ_乙腈作图并线性模拟，如图8所示，所得到截距和斜率和线性系数，进而得到具体的lg k_乙腈’-φ_乙腈公式为lg k_乙腈’＝0.90327-3.96663*φ_乙腈，线性拟合常数R²＝0.983，该标准曲线可用于标定质量分数范围为2.38％-20.84％的乙腈-水混合物中的乙腈含量；

配制1L质量分数分别为16.49％，34.50％，54.23％，75.96％的乙腈-水混合溶液(体积标记为V₀’)，装入旋蒸瓶中，使用旋蒸蒸发仪旋蒸，温度设置在35℃-80℃之间，每隔一定时间段接取馏分，用量筒分别测量其体积V_乙馏，加甲酸调各馏分的酸度至0.1％，以其为流动相，使用配有紫外检测器的高效液相色谱仪，总流速控制为1.0mL/min,柱温控制在30℃，分别以苯酚和甲苯溶液为标记物，来测定各馏分相对应的保留时间t_R，将时间较长的t_R舍弃，将剩下的t_R换算成保留因子k_乙腈’，并取保留因子lg k_乙腈’，按对应的标准曲线测定出对应的φ_乙腈，并计算出其中乙腈的体积V_乙馏*φ_乙腈，累计各馏段中甲醇的总量占蒸馏前甲醇的总量(V_乙腈)的比例V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈，并对蒸馏出溶液的体积占比V_乙馏/V₀’作图，如图9所示，同时，图10则描述了不同蒸馏段中的乙腈含量φ_乙腈对V_乙馏/V₀’，反应了不同馏段中的乙腈的品质问题；图9和图10可综合为工业色谱试剂循环利用提供参考，例如，以蒸馏质量分数为16.49％的甲醇为例，蒸馏至体积分数占31.6％时，乙腈即被蒸出86.76％，其馏段中乙腈的含量已经降为16.37％，已经低于蒸馏前含量，表明蒸馏基本完成，再蒸馏下去只会浪费电能；图10还表明，与甲醇蒸馏情况不同，无论初始的乙腈含量为多少，其蒸馏初始馏段中乙腈的质量分数都较高，为80％左右，这一阶段结束之后，馏段中乙腈的质量分数迅速下降；

取20L工业色谱产生的废液，按制备条件推算，其中乙腈质量分数为12.50％，使用旋蒸蒸发仪，温度控制在80℃，对应乙腈蒸馏比例的分布图(图9)，按蒸馏出乙腈的规律可知，蒸馏体积占比至50％即可完成；因此，蒸馏至大约该比例时为止；按图10可知其中乙腈质量分数估算值为30％(在17.24％乙腈-水两条蒸馏曲线中间)；取少量所得馏分加甲酸调至酸度为0.1％，使其为配有紫外检测器的高效液相色谱仪的流动相，平衡一根普通的反相色谱柱大约15分钟，然后，根据乙腈蒸馏所得馏分段含量的分布图，初步估计其中乙腈质量分数大约为30％，根据图7可知当乙腈-水混合物中乙腈质量分数为20.84％-39.26％时，应选择苯酚为标记物来进行测定，配制苯酚浓度为0.1mg/mL的苯酚乙腈溶液，调整流速为1.0mL/min，检测波长254nm，柱温30℃，进样检测，测得保留时间t_R为40.9min，换算成容量因子k_乙腈’为3.20，取lg k_乙腈’为0.505，再根据所得的lg k_乙腈’-φ_乙腈曲线公式lg k_乙腈’＝1.09956-2.36911*φ_乙腈，计算得出乙腈的质量分数为20.90％，即该馏分为乙腈质量分数达20.90％的馏分；

为满足安石榴苷的纯化需要，要将该馏分加水勾兑成为质量分数为8.07％的乙腈-水溶液(工业制备色谱纯化实际生产需要)，为检测勾兑效果，取部分馏分溶液，加微量甲酸调至酸度为0.1％，使其为配有紫外检测器的高效液相色谱仪中流动相的A相，使0.1％甲酸水为B相，控制流速为1.0mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站控制A相和B相至甲醇质量分数为8.28％，平衡一根普通反相色谱柱大约15分钟，取安石榴苷(中试生产目标分子)样品溶液少许，进样，得到色谱图，作为对比，以乙腈为流动相中的A相，0.1％甲酸水比B相，控制流速为1.0mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站，通过色谱工作在控制A相和B相的比例至乙腈质量分数为8.07％，平衡色谱柱15分钟，同样进样安石榴苷样品溶液少许，得到参照色谱图；所得色谱图及参照色谱图如图11所示：结果表明，用馏段通过工业色谱在线勾兑出的乙腈-水和新配制的乙腈-水，安石榴苷的保留情况几乎完全一致，表明溶剂精准勾兑再利用系统的成功。

本发明所述方法中采用的间苯二酚、甲苯以及苯酚为测定线性溶剂方程的标记物，而这种标记物也可以使用萘、蒽、丙酮及在色谱上有广泛保留，紫外检测器下能有效检测出的标记物；

根据线性溶剂理论所开发的运用紫外检测器测定甲醇-水、乙腈-水中甲醇和乙腈含量的方法，亦适用于测定乙醇-水、异丙醇-水、四氢呋喃-水、正丁醇-水、丙酮-水中乙醇、异丙醇、四氢呋喃、正丁醇、丙酮含量的测定，并可扩展至其他适用于液相色谱的二元体系氯仿-甲醇、氯仿-乙酸乙酯、氯仿-丙酮体系的比例测定；

所开发的根据蒸馏顺序所得累计各馏段中V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇-V_甲馏/V₀及φ_甲醇-V_甲馏/V₀，V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈-V_乙馏/V₀’及V_乙馏/V₀’，用来给蒸馏程度做一个参考，这种方法亦适用于测定乙醇-水、异丙醇-水、四氢呋喃-水、正丁醇-水、丙酮-水中乙醇、异丙醇、四氢呋喃、正丁醇、丙酮蒸馏程度的参考，并可扩展至其他适用于液相色谱的二元体系氯仿-甲醇、氯仿-乙酸乙酯、氯仿-丙酮体系蒸馏程度的参考；

所开发的溶剂精准勾兑方法，不仅适合甲醇-水和乙腈-水体系的精准勾兑，这种方法亦适用于勾兑蒸馏出来的乙醇-水、异丙醇-水、四氢呋喃-水、正丁醇-水、丙酮-水，并用于中试色谱的废液回收利用。

Claims

1.一种色谱试剂蒸馏回收利用方法，其特征在于按下列步骤进行：

a、以液相色谱的线性溶剂强度理论为基础，以甲醇和0.1%甲酸水的混合溶液为流动相分别测定间苯二酚或甲苯在流动相下的保留因子k_甲醇’，并模拟出保留因子lg k_甲醇’和流动相中甲醇体积分数φ_甲醇之间的线性方程；其中甲醇的质量分数分别为4.04，8.16%，12.37%，16.67%，25.53%，34.78%，39.56%，44.44%，54.54%，65.12%，76.19%，87.80%，100%；

或以乙腈和0.1%甲酸水的混合溶液为流动相，分别测定间苯二酚、苯酚和甲苯在流动相下的保留因子k_乙腈’，并模拟出保留因子lg k_乙腈’和流动相中乙腈体积分数φ_乙腈的线性方程，其中乙腈的质量分数分别为2.38%，3.99%，8.07%，12.24%，16.49%，20.84%，25.29%，34.50%，39.26%，44.13%，64.83%，87.67%，100.00%；

b、配制甲醇质量分数分别为8.28%，17.24%，35.96%，55.04%，64.00%的甲醇-0.1%甲酸水混合溶液，其体积为V₀，使用旋转蒸发仪对混合溶液进行蒸馏，接取蒸馏出来的馏段体积为V_甲馏，并以馏段为流动相，分别测定间苯二酚或甲苯在流动相下的保留因子k_甲醇’，代入并通过步骤a中所得的lg k_甲醇’-φ_甲醇线性方程中，算出馏段中的甲醇含量φ_甲醇，则馏段中蒸馏出来的甲醇的体积占蒸馏前甲醇总体积V_甲醇的分数为V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇，按蒸馏出馏段的先后顺序对所蒸出甲醇的体积分数进行累积加和，再绘制出V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇-V_甲馏/V₀图和不同蒸馏段中的φ_甲醇-V_甲馏/V₀图；

或配制乙腈质量分数分别为16.49%，34.50%，54.23%，75.96%的乙腈-0.1%甲酸水混合溶液，其体积为V₀’，使用旋转蒸发仪对混合溶液进行蒸馏，接取蒸馏出来的馏段体积为V_乙馏，并以馏段为流动相，分别测定苯酚或甲苯在流动相下的保留因子k_乙腈’，代入并通过步骤a中所得的lg k_乙腈’-φ乙腈线性方程中，算出馏段中的乙腈含量φ_乙腈，则馏段中蒸馏出来的乙腈的体积占蒸馏前乙腈总体积V_乙腈的分数为V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈，按蒸馏出馏段的先后顺序对所蒸出乙腈的体积分数进行累积加和，再绘制出V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈-V_乙馏/V₀’图和不同蒸馏段中的φ_乙腈-V_乙馏/V₀’图；

c、取重蒸工业色谱产生的废液，按制备条件推算，该废液的组成为甲醇-0.1%甲酸水，其中甲醇质量分数为25.53%，根据步骤b分别得到的甲醇质量分数为17.24%和35.96%时的V_甲馏*φ_甲醇/V_甲醇-V_甲馏/V₀图和不同蒸馏段中的φ_甲醇-V_甲馏/V₀图，估算使用旋转蒸发仪重蒸至馏段体积占总体积比例为40%时截止，其中甲醇质量分数估算值为45%，根据步骤a，选取甲苯为标记物，以重蒸得到的馏段为液相色谱的流动相，测定甲苯的保留因子k_甲醇’，代入步骤a中得到的lg k_甲醇’-φ_甲醇线性方程，计算出馏段中的φ_甲醇值为50.90% 即甲醇的质量分数为45.34%；

或取重蒸工业色谱产生的废液，按制备条件推算，该废液的组成为乙腈-0.1%甲酸水，其中乙腈质量分数为12.50%，根据步骤b得到的乙腈质量分数为16.49%时的V_乙馏*φ_乙腈/V_乙腈-V_乙馏/V₀’和不同蒸馏段中的φ_乙腈-V_乙馏/V₀’图，估算使用旋转蒸发仪重蒸至馏段体积占总体积比例为50%时截止，其中乙腈质量分数估算值为30%，根据步骤a，选取苯酚为标记物，以重蒸得到的馏段为液相色谱的流动相，测定苯酚的保留因子k_乙腈’，代入步骤a中得到的lg k_乙腈’-φ_乙腈线性方程，计算出馏段中的φ_乙腈值为25.08%，即乙腈质量分数为20.90%；

d、取步骤c重蒸得到的馏段，甲醇质量分数为45.34%，通过液相色谱的二元泵混合成甲醇质量分数为8.28%的甲醇-0.1%甲酸水二元流动相，并测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，其中取部分馏分溶液，加甲酸调至酸度为0.1%，使其为配有紫外检测器的高效液相色谱仪中流动相的A相，使0.1%甲酸水为B相，控制流速为1.0 mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站控制A相和B相至甲醇质量分数为8.28%，平衡一根普通反相色谱柱15分钟，取安石榴苷样品溶液，进样，得到色谱图，再通过液相色谱的二元泵将纯甲醇和0.1%甲酸水混合成甲醇分数为8.28%的流动相，同样测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，其中以甲醇为流动相中的A相，0.1%甲酸水比B相，控制流速为1.0 mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站，通过色谱工作在控制A相和B相的比例至甲醇质量分数为8.28%，平衡色谱柱15分钟，同样进样安石榴苷样品溶液少许，得到参照色谱图，对比两者的保留情况；

或取步骤c重蒸得到的馏段，乙腈质量分数为20.90%，通过液相色谱的二元泵混合成乙腈质量分数为8.07%的乙腈-0.1%甲酸水二元流动相，并测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，其中取部分馏分溶液，加微量甲酸调至酸度为0.1%，使其为配有紫外检测器的高效液相色谱仪中流动相的A相，使0.1%甲酸水为B相，控制流速为1.0 mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站控制A相和B相至甲醇质量分数为8.28%，平衡一根普通反相色谱柱15分钟，取安石榴苷样品溶液，进样，得到色谱图，再通过液相色谱的二元泵将纯乙腈和0.1%甲酸水混合成乙腈分数为8.07%的流动相，同样测定安石榴苷在色谱柱上的色谱图，其中以乙腈为流动相中的A相，0.1%甲酸水比B相，控制流速为1.0 mL/min，柱温控制为30℃，通过色谱工作站，通过色谱工作在控制A相和B相的比例至乙腈质量分数为8.07%，平衡色谱柱15分钟，同样进样安石榴苷样品溶液少许，得到参照色谱图，对比两者的保留情况。