為了監測嗎啉甲基化法生成 N一甲基嗎啉反應的收率,本文應用氣相色譜建立了一套用 N一甲基吡咯烷酮作為內標物 ,程序升溫測定 N一甲基嗎啉質量分數的方法。該方法主要依托于 HP6890A 氣相色譜,其檢測器為氫火焰離子檢測器,載氣為氮氣,色譜柱為SE一54 毛細管柱(規格 50 r ex0.53 m mX1.00 txm )。通過回收率和重復性的測定,驗證了該方法準確度和精密度均較高,能夠準確測定混合液中 N一甲基嗎啉的含量。
N-甲基嗎啉(4一M ethylm orpholine ,N M M ) ,又稱 4 一甲基嗎啉,是一種重要的化工產品。工業上常用作催化劑、溶劑、萃取劑等,多應用于聚氨酯行業,染料行業,制藥行業等。N一甲基嗎啉的下游產品 N 一甲基氧化嗎啉,可作為人造纖維長絲的紡絲溶劑,也可作為生產植物性腸衣的溶劑。N 一甲基嗎啉的合成有幾種方法:嗎啉的甲基化法?;二乙二醇的甲胺環化法;二乙二醇胺的甲基環化法;二氯乙醚的甲胺環化法。下面,化工廠家針對碳酸二甲酯甲基化嗎啉合成N一甲基嗎啉的反應過程,建立了一種適用于該反應體系中測定 N 一甲基嗎啉質量分數的方法,該方法分離度高且靈敏度較高。
一、實驗
1、試劑和儀器
實驗所用試劑嗎啉、甲醇、碳酸二甲酯、N一甲基嗎啉和 N一甲基吡咯烷酮均為分析純試劑,均為成都市科龍化工試劑廠生產。HP6890A (FID 檢測器)氣相色譜(Agilent Technologies);色譜數據處理工作站 ZB一2020;萬分之一電子天平,賽多利斯科學儀器有限公司。
2、色譜條件
色譜柱 | sE一54,規格50 m ×0.53 m m ~ 1.O0 m ; |
汽化室溫度 | 250 ℃ ; |
檢測器溫度 | 250 ℃; |
柱溫 | 初始溫度50 qC ,保持 9 min,溫度梯度 70 ~C/min,最終溫度250 ℃,保持9 m in |
載氣 | 氮氣 |
柱前壓 | 5 —10 kPa |
進樣針 | 微量進樣器廠,規格 0.5 IxL |
進樣方式 | 手動進樣 |
3、實驗方法
定性分析:在色譜條件下,確定各物質的保留時間。
定量分析:選擇內標物,進行響應因子測定并繪制相應的響應曲線后,在反應原液中加入定量內標物 ,通過響應曲線,就可以選擇適合的響應因子進而較準確地測定出反應液中 N 一甲基嗎啉含量。
最后,通過重復測定以及回收率的計算,驗證該方法的可靠性。
二、結果與討論
1、定性分析
將分析純的甲醇、N 一甲基嗎啉、碳酸二甲酯、N 一甲基吡咯烷酮試劑分別在實驗條件下進樣0.1 }xL,得到各個試劑的保留時間 ,結果見表 1。
從表 1 可知,在 1.2 的色譜條件下各組分分離度較好 ,能夠滿足本文的分析要求。
2、定量分析
(1)標準曲線的測定
不同的物質在同一檢測器上的響應值不同,直接根據面積歸一法測得的數據與真實數據有偏差,所以可以選擇一個內標物進行對比測定。本文考慮加入內標物 N 一甲基吡咯烷酮,對所測的N 一甲基嗎啉進行校正,同時繪制相對校正因子標準曲線。選取 N 一甲基嗎啉的質量濃度為 10% 、20%、30%、40%、50% 、60%、70%、80%和90%的點作為標準點。相對校正因子.專業的甲基嗎啉廠家的計算公式為:
以 N 一甲基吡咯烷酮為內標得到的 N 一甲基嗎啉的相對校正因子測定的具體數據見表2。
根據表2 數據作出相對校正因子標準曲線,橫坐標為 N 一甲基嗎啉(NM M )質量分數,縱坐標為相對校正因子I廠,如圖 1所示 。
由圖 1 和表 2 中數據可知,各個濃度下,N 一甲基嗎啉的相對校正因子廠與其濃度基本保持線性關系,且濃度較高時,校正因子,越大。圖中實線為添加的趨勢線,由圖 l 中可知,趨勢線方程為:y = 0 .112 x+ 0 .58 6 .R = 0 .982
說明該線性擬合程度較高,可作為相對校正因子曲線使用。
(2)定量分析舉例
對反應液樣品 N M M 20 160219 進行測定,取 1.0 132 g 反應液,加入 0.5295 g 內標物,用進樣針取樣 0.1 tzL 進樣,得到的氣相色譜圖如圖2 所示。
通過試差法選擇一個適當的校正因子,將表 3 中的數據帶人式(2) 中計算計算得反應原液中 N 一甲基嗎啉的濃度 =14.35% ,此時 ,相對校正因子0.6021。由以上計算可知,內標法測定反應液中某種物質的濃度,方法較簡單且可排除其余反應產物的干擾,可用于反應產物眾多但只需要測定單個或少數反應產物濃度的反應。
(3)方法準確性和重現性的確定
①分 別 配制10%、25%、35%、50%、65%、75%、90%的標準液進行濃度測定,計算氣相色譜回收率,從而檢驗該方法的準確性,回收率R的計算公式為:分別采集6 個地表水樣品,對該 6 個實際樣品進行加標回收率的測定 ,6 個樣品的回收率在 83.1% 108%之間,平均回收率達到97.O%,結果令人滿意。
自動吹掃捕集一氣相色譜質譜法測定水中三氯乙醛,用氫氧化鈉將三氯乙醛堿化成三氯甲烷,通過測定三氯甲烷的含量間接計算出水中三氯乙醛的含量。經過實驗證明,該方法簡單快速,檢出限低 ,靈敏度高,重現性好,完全能夠滿足環境監測部門日常對地表水中三氯乙醛的監測要求。
②為驗證方法的重現性 ,同一反應液(N M M 20 160219 )按2.2.2 中的方法測定5 次,結果見表 5
由表 4 中的計算結果可知,本文建立的分析方法其回收率在 97% ~102%,偏差在3%以內,所以前文中響應因子的測定準確性較高。由表 5 中得到的數據可知,5 次重復測定樣品
N M M 20160219 得到的5 個 N 一甲基嗎啉質量分數的相對標準偏差 R SD 為0.3487%,說明該方法測定的數據有較好的重現性。因此本文所建立的分析方法可以用于碳酸二甲酯甲基化生成甲基嗎啉反應中甲基嗎啉濃度的測定,且其準確性和重復性皆較高。
三、 結論
本文將 N 一甲基吡咯烷酮選作內標物 ,用 H P5890A (SE -54毛細管柱) ,通過程序升溫對嗎啉甲基化生成 N 一甲基嗎啉的反應液進行分析,得到的譜圖峰形較好分離度高,且經過驗證,該方法的準確性和重現性均較高,能夠滿足科研生產的要求。