1、GCFTIR (氣相色譜傅立葉變換紅外光譜聯機)測定汽油組分周怡 曹洪奎 中國石油集團工程技術研究院摘要利用 GC FTIR 測定了汽油的各個組分，此方法經改進后可實現標準化檢驗汽油的品質。引言 汽油的組分直接決定了汽油的品質，因此在很多場合需要測定汽油的組分。例 如：通過組分測定可以判斷汽油是烴類的還是醇類的； 可以測定烴類汽油中的添加劑 含量及芳烴、烯烴含量。從而判定該汽油是否適用于某種特定的發動機，判定該汽油 是否滿足環保要求等等。我們在以前工作 1 的基礎上，開展了 GCFTIR 分析汽油 組分的初步實驗工作。 文章介紹了這個工作，并對下一步將此方法標準化的問題進行 了討論。實驗簡介一

2、、儀器配置1、FTIRNicolet 740 ，在進行 GCFTIR 測試時，采用 48 號參數文件。其有關參數大致 如下：文件大小FSZ=3072數據點數NDP=2048傅立葉變換點數 NTP=1024相應的 紅外光譜分辨率為8或16cm1;動鏡速度VEL=4Q檢測器DET=2即卩MCT僉測器，用液 氮冷卻；增益GAN=1光源光圈APT=FL光束設置延遲BDL=18掃描次數NSD=5儀 器在快速掃描模式下， 每分鐘在磁盤上儲存三十多個紅外譜圖； 變跡函數 AFN=H(GHapp Genzel);高通濾波HPS=4(2 832KHZ，低通濾波LPS=5光源SRC=1即卩中紅外光 源； SSP=

3、2。GC接口的光管與傳輸線的溫度設置為 GC柱箱的終溫200Eo 2、GCHP 5890A 使用毛細管色譜柱 Ultra 2，規格為25mK 0.32mm 毛細柱出口與 GC 接口的傳輸線聯接， 在這里借用色譜儀的填充柱進樣口和一個三通引入尾吹氣。 光管 出口用一根毛細管連到色譜儀的 TCD上。色譜儀柱箱溫度設置為從室溫開始的程序升溫，升溫速率為20r /min.,終溫為200 C。載氣（He）流速設定為2.0ml/min （柱頭壓30kPa）左右。尾吹氣設定為0.5ml/min.。 隔膜吹掃氣設定為 0.2ml/min. 。進樣口、尾吹氣（填充柱進樣口）的溫度設置為色譜儀柱箱的終溫，TCD的

4、溫度設置為 250C。3、操作 在進樣前，先開儀器，并使之穩定一段時間，以保證獲得平滑的基線和盡可能一 致的響應。工作站輸入GCX宏指令，以后按照提示輸入相應信息。當顯示器開始顯示流水圖， 進樣并按下GC主機的START鍵。同時工作站按照提示輸入 CONTRCB_（數據采集開始 指令）。數據采集完畢，按CONTROL工作站結束數據采集并完成色譜圖重建。然后 用工作站處理GC- FTIR數據，用積分儀處理 GC-TCD數據。二、試劑1、芳香烴：苯、甲苯、二甲苯（含乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯）。2、醇：甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇。3、脂肪烴：正己烷、環己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷。4、醚：

5、MTBE（甲基叔丁基醚）。5、不飽和脂肪烴：三、樣品1、標樣的配制標樣的配制用分析天平稱量以確保稱量的準確度。2、樣品處理樣品可直接進樣。一般進樣量在 0.5卩l左右。樣品存放時間過長后，必須重新取樣。四、數據處理1、色譜圖GC）宏指令完成后，得到GRAMSCHMIDRECONSTRUCT色譜圖。這個色譜圖上 的每一個點（從100到結束）對應于一張紅外譜圖（文件）。也可以用宏指令RCO獲 得重建色譜圖，此時可以通過選擇不同的紅外窗口來優化色譜圖。用DRC旨令可以顯示重建色譜圖，用鍵盤上八個帶箭頭的鍵可以移動和縮放重建 色譜圖；用BLC指令可對重建色譜圖作基線校正；用 PDD指令可以存儲重建色譜

6、圖。用積分儀處理GC-TCD色譜圖的數據。這些數據可以彌補 GC- FTIR數據的不足 之處。2、紅外光譜圖在進下一個樣品前，還必須用CAF宏指令對每個色譜峰進行紅外譜圖加和并扣除 本底以獲得每個色譜峰的紅外譜圖， 用PDD旨令可以存儲這些紅外譜圖。這些紅外譜 圖往往質量非常好并能用計算機檢索確定各個色譜峰是什么化合物。3、定性用紅外光譜圖基本可以完成定性。必要時可以用已知試劑復核以排除疑惑。4、定量用積分儀處理GC- TCD色譜圖的數據或用紅外定量軟件積分重建色譜圖。 一般用歸一法。預先測定各個成分的校正因子 （可以將正辛烷的校正因子定為 1）。 當精密度要求較高時，可以采用內標法來定量。5

7、、實例圖 1 為某 93#汽油的重建色譜圖。 我們在用紅外光譜圖確定每個峰所對應的化合物 后，利用歸一化法求得該汽油的芳烴含量： 272；烯烴含量： 234；甲基特丁 基醚含量： 1 .5 0.2 。另有一個樣品的測試結果為甲醇含量 342。討論我們這個測試可以確定汽油中的芳烴含量、烯烴含量、醇類化合物含量、醚類 化合物含量。 這些數據對于評價汽油產品質量， 確定其是否滿足相應的燃料法 規的要求是很必要的。由于手頭缺少標樣，因此我們在上一節實例中的分析結果不確定度較大。不過這個結果也可以大體確定汽油的類型與品質好壞。我們正在努力提高分析結果的精度。這需要把儀器調整到更好的工作狀態；尋找到更多的

8、標樣，從而可以 測定更多成分的積分校正因子；優化重組色譜圖以提高靈敏度。例如：在重組 色譜圖時選用窗口 12501000 cm-1，可得到醚類、醇類峰為主的色譜圖，而 烴類的色譜峰幾乎不出現。在這種色譜圖上采用內標法進行醚類、醇類的定量可大大降低因它們的峰與烴類峰重疊而引起的不確定度。圖2顯示了用這種方法得到的某個汽油樣品的重組色譜圖。圖上顯示出了MTBE的峰，而烴類組分的峰在這里顯得非常小。0.40,3-圖2*125C-1003 cm-1 Reconstruction三、利用不帶紅外光譜聯機的氣相色譜法分析汽油有不少標準方法3 6。這些方法都要采用兩根色譜柱，并在管路中采用切換閥， 通過控制

9、不同類組分通過不同 柱子的程序來實現分離。有時還要采用兩個檢測器。安裝與操作比較復雜。而 使用 GC-FTIR ，顯然要方便多了。四、最近我們看到一個美國標準 ASTM D5986，我們正在努力創造條件，爭取達到完全按照該標準檢測樣品的程度。參考文獻1、GCFTIR （氣相色譜傅立葉變換紅外光譜法）在分析一些化學品中的應用；曹洪奎、周怡，梁蘭芳；傅立葉變換紅外光譜技術及應用研討會論文集（三、四），pp.2983032、JY /T 001 1996 傅立葉變換紅外光譜方法通則3、ASTM D 5580 Standard Test Method for Determination of Benze

10、ne, Toluene, Ethylbenzene,p/m Xylene, o-Xylene, C 9 and Heavier Aromatics, and Total Aromatics in Finished Gasoline byGas Chromatography4、ASTM D 4815 Standard Test Method for Determination of MTBE, ETBE, TAME ， DIPE, tertiary-Amyl Alcohol and C 1 to C4 Alcohols in Gasoline by Gas Chromatography5、AST

11、M D 3606 Standard Test Method for Determination of Benzene and Toluene in FinishedMotor and Aviation Gasoline by Gas Chromatography6、 ASTM D 6839Standard Test Method for Hydrocarbon Types, Oxygenated Compounds andBenzene in Spark Ignition Engine Fuels by Gas Chromatography7、ASTM D 5986 Standard Test Method for Determination of Oxygenates, Benzene, Tolune, C 8 C12 Aromatics and Total Aromatics in Finished Gasoline by Gas Chromatography/Fourier