[發明專利]一種利用示蹤劑頂空氣相色譜測定有機溶劑溶解度的方法

有效

• 申請號: 201610013478.7
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105527353B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 張舒心;柴欣生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及溶解度檢測技術領域，尤其涉及一種利用示蹤劑頂空氣相色譜測定有機溶劑溶解度的方法。

背景技術

有機溶劑的溶解度的影響因素主要有機溶劑的物理和化學性質、溫度、壓力以及溶質和溶劑分子的極性等。有機溶劑的溶解度在各方面的研究和調查中具有重要的作用。在當今大量利用和生產的天然以及合成的有機材料的時代，有機溶劑已經造成了地表水和地下水的嚴重污染，例如通過石油泄漏、地下儲油罐和管道的泄漏、垃圾場廢棄物有害液體的流出。盡管有機污染物的溶解度一般很低，但是這足以嚴重降低水質并且對環境和人類健康構成威脅。并且由于揮發性低，這些有機物更容易保留在水中以至于對人類健康和環境造成生物危害。因此，能夠快速準確的測定低揮發性有機溶劑溶解度對于很多研究領域(例如環境傳輸和危害性能的預測模型的研究)，具有重要的現實意義。

傳統測定有機溶劑溶解度的方法主要是基于將固體溶解于液體，抽濾，烘干，然后計算溶解度。但實驗操作步驟復雜，繁瑣，樣品處理時間長。并且傳統檢測方法除了上述存在的問題，待測樣品在制備和檢測的過程中不能持續的保持一定的溫度，因此測定結果可能出現很大的不同。例如，苯乙烯在溫度60℃的溶解度通過傳統的檢測方法結果為0.053％和0.96％。由于存在以上困難，很多相關資料缺少有機溶劑有效的溶解度數據，尤其是高于室溫下的溶解度。

因此，有必要開發一種新的檢測方法來快速準確測定低揮發性有機溶劑溶解度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種快速測定、分析結果準確度高、操作簡便的利用示蹤劑頂空氣相色譜測定有機溶劑溶解度的方法，克服了目前檢測低揮發性的有機溶劑溶解度的方法所存在的弊端。

本發明采用少量的甲苯作為示蹤劑，若頂空瓶溶液中有機溶劑的濃度未達到飽和，在體系中甲苯平衡存在氣-液兩相平衡。所以，在頂空瓶中甲苯的分配系數符合亨利定律，即：

式中：C_g，C_a分別表示為甲苯在氣相中的濃度和液相中的濃度。

如果頂空瓶中有機溶劑的濃度高于其溶解度，多余的有機溶劑形成小顆粒。因此在體系中甲苯平衡存在氣-液-固三相平衡，甲苯在液相和固相也存在分配系數，即：

式中：C_d表示為甲苯在固相中的濃度。

基于以上原理，利用頂空氣相色譜分析檢測一系列含有甲苯示蹤劑的低揮發性有機溶劑溶液(有機溶劑濃度范圍從未飽和到高于溶解度)。將所得甲苯氣相信號值與相對應的頂空瓶中有機溶劑的濃度畫圖，所得兩條直線的相交點對應的橫坐標濃度即為該有機溶劑的溶解度。

本發明通過下述技術方案實現：

一種利用示蹤劑頂空氣相色譜測定有機溶劑溶解度的方法，包括如下步驟：

步驟(1)：樣品制備過程

將有機溶劑添加至容量瓶中，再向容量瓶中加入0.5L蒸餾水和甲苯-甲醇溶液，制得有機溶劑的原液；

分別取不同質量的上述原液到10個頂空瓶中，用蒸餾水稀釋至5mL(或5g)，然后壓蓋密封；

步驟(2)：樣品檢測

經步驟(1)處理后的含有有機溶劑溶液的頂空瓶放入頂空氣相色譜中，在頂空進樣器中經過平衡后，通過氣相色譜檢測，記錄甲苯的氣相信號值；

步驟(3)：結果分析

將步驟(2)所得甲苯氣相信號值與步驟(1)所對應的頂空瓶中有機溶劑濃度畫圖，所得兩條直線的相交點對應的橫坐標濃度即為該有機溶劑的溶解度。

上述步驟(1)中加入到原液中的甲苯-甲醇溶液，甲苯濃度為10g/L，體積為50μL。

上述步驟(1)中所制得的原液中有機溶劑的濃度高于該有機溶劑在測定溫度下的溶解度。

上述步驟(1)中所制得的原液應在室溫下平衡24小時，并且在加入到頂空瓶時先超聲波1個小時，以使原液中的有機溶劑分布均勻。

上述步驟(1)中所制得的10個頂空瓶中有機溶劑的濃度范圍為從未飽和至過飽和濃度。

上述步驟(2)頂空進樣器條件如下：平衡溫度為測定溫度，平衡時間120min，振動條件設為強烈振蕩，頂空瓶加壓時間10s，定量環填充時間15s，傳輸至GC時間20s。

上述步驟(2)氣相色譜操作條件：氫離子火焰檢測器(FID)，載氣為氮氣，流速3.8mL/min，壓力30psi，進樣口溫度250℃，毛細管柱溫度80℃，不分流，檢測時間2min。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：