[發明專利]一種實現二甲苯異構體基線分離的毛細管氣相色譜柱及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210654297.8
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN114917885A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 古志遠;徐銘;高元霄
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: B01J20/285
• 分類號: B01J20/285;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種實現二甲苯異構體基線分離的毛細管氣相色譜柱及其制備方法和應用。該毛細管氣相色譜柱固定相為具有多級孔結構的納米材料，納米粒子均勻嵌入在毛細管柱內壁。通過將制備的納米材料溶于有機溶劑中，以恒定的流速動態涂敷在毛細管色譜柱中，最后高溫固化，即得所述毛細管色譜柱。該毛細管柱用于二甲苯異構體分離時間位/對位分離度高達15.2，同時，制得的毛細管氣相色譜柱對其它苯取代異構體和烷烴異構體均可實現優異的分離效果，為此類同分異構體的高效分離提供了新的解決方案。

技術領域

本發明屬于色譜分離技術領域，具體涉及一種實現二甲苯異構體基線分離的毛細管氣相色譜柱及其制備方法和應用。

背景技術

二甲苯是重要的化工原料，是聚酯樹脂、增塑劑等的制作原料，廣泛用于有機溶劑和合成醫藥、涂料、樹脂、炸藥和農藥等。同時，二甲苯也是環境污染物之一，其主要來源于有機合成、合成橡膠、油漆和染料、合成纖維、石油加工、制藥、纖維素等生產工廠的廢水廢氣，以及生產設備不密封和車間通風換氣。屬于低毒類化學物質，對人的造血系統和神經系統有嚴重毒害，較長時間大量吸入高濃度二甲苯蒸氣可以引起急性中毒。工業生產中，在密閉型的貯罐糟內涂刷以二甲苯為溶劑的防腐涂料，因無良好通風，大量二甲苯蒸氣積聚，可使作業工發生急性中毒。因此分離和鑒定這些結構異構體在工業和環境科學領域具有重要意義。

二甲苯異構體分別以鄰位、間位、對位的形式存在，由于這些異構體的性質相近,沸點差值較小,用一般物理和化學方法很難加以分離和測定。毛細管柱氣相色譜法(GasChromatography,GC)具有分離能力強、靈敏度和準確性高、環境友好等優點，是化學化工、石化、食品、醫藥、環境監測等領域復雜樣品分析測定的重要方法之一。目前通用的商業化色譜柱如HP-5,VF-WAXMS均難以實現二甲苯異構體基線分離，使用諸如金屬有機骨架MOFs、金屬有機納米片MONs和多孔有機籠等新型多孔材料也很難實現完全基線分離，異構體分離仍然是石化行業的一大挑戰，因此迫切需要開發一種具有敏感納米空間和選擇性結合位點的多孔材料氣相色譜柱以實現二甲苯異構體及同類同分異構體的基線分離。

發明內容

發明目的：為解決上述技術問題，本發明提供了一種實現二甲苯異構體基線分離的毛細管氣相色譜柱及其制備方法和應用，該色譜柱可實現目前三種二甲苯異構體和乙基苯混合物分離的最高分離度，間位/對位分離度高達15.2，同時對其他同類同分異構體材料也具有很好的分離性能。

技術方案：本發明所述的一種實現二甲苯異構體基線分離的毛細管氣相色譜柱固定相為具有多級孔結構的八面體納米材料，納米粒子均勻嵌入在毛細管柱內壁，該材料結構中，含有由三氟乙酸作為調節劑產生的缺陷而形成的大小不一的孔。

本發明還提供了實現二甲苯異構體基線分離的毛細管柱的制備方法，將制備的納米材料溶于有機溶劑中，以恒定的流速動態涂敷在毛細管色譜柱中，最后高溫固化，即得所述毛細管色譜柱。

具體的，該制備方法包括以下步驟：

(1)合成多級孔納米材料作固定相：配制一定濃度的ZrCl₄溶液，與對苯二甲酸溶液混合，然后加入一定量的三氟乙酸混合均勻，在高溫下反應得到白色的UiO-66納米材料，冷卻后經過離心洗滌干燥，即可得到多級孔納米材料；

(2)制備內壁敷有多級孔材料的毛細管氣相色譜柱：將步驟(1)得到的多級孔納米材料超聲分散在有機溶劑中，用注射泵將其勻速推入預處理過的毛細管色譜柱中動態涂敷在毛細管色譜柱內壁，然后將此毛細管柱在惰性氛圍下，程序升溫老化處理，冷卻至室溫后即得所述毛細管氣相色譜柱，安裝在氣相色譜相中，對苯異構體進行靈敏檢測或對苯異構體混合物進行高效分離。

其中，步驟(1)中所述四氯化鋯溶液中四氯化鋯的濃度為8mg/mL～11mg/mL，所述對苯二甲酸溶液的濃度為8mg/mL～11mg/mL。

步驟(2)中毛細管色譜柱的預處理包括以下步驟：用APTES對毛細管柱內壁進行硅烷化處理后在120℃下保持2-5h。