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根據ASTM D5186 測定柴油燃料中的芳烴含量
閱讀：634 發布時間：2020-8-4摘要 ：本應用簡報介紹了使用 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統與 SIM 火焰離 子化檢測器 (FID) 測定柴油燃料中的芳烴含量。將 SFC 系統與開發的 FID 系 統相結合，能夠滿足 ASTM D5186 方法的所有要求（如檢測器準確度和線 性）。這一組合為現有的正相 HPLC 方法 D1319 和 D2425 提供了一種經濟 有效且快速的替代方案。
前言： SIM Scientific Instruments Manufacturer GmbH (Oberhausen, Germany) 開發 出一款與 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統配合使用的火焰離子化檢測 器 (FID)。這一組合擴展了應用范圍， 例如可滿足 ASTM 方法 D5186 所述 的石化應用要求。借助適當的電子部 件和 FID 軟件模塊，可以通過 Agilent OpenLAB CDS ChemStation 版軟件 對 FID 進行控制。FID 的開發充分考 慮了檢測器準確度和線性以及與 1260 Infinity 分析型 SFC 系統的集成。在 FID 開發過程中，首先按照 ASTM 方法 D5186 所公開的步驟對柴油燃料中的 芳香族化合物進行測定。采用該方法 有利于按照該測試方法中的要求對系 統性能進行驗證。該方法使用 FID， 能夠分離燃料樣品中的單環芳烴和多 環芳烴。需要解決的一個重要挑戰是 高熔點化合物（如萘）對反壓調節器 (BPR) 的污染。使用二元泵的通道 B 以己烷連續沖洗 BPR，克服了這一 挑戰。 柴油和航空渦輪機燃料中包含非芳 烴、單環芳烴和多環芳烴化合物。將 芳烴含量盡可能降至低，有利于發 動機獲得性能和長使用壽命。 由于芳烴含量會影響燃料的十六烷 值，并且不*燃燒的芳烴將被排放 到大氣中。因此，為保護環境和公共 健康，出臺了各種法規。例如，美國 國家環境保護局 (USEPA) 和加州空氣 資源委員會 (CARB) 出臺的相關法規 以及煉油廠用于工藝和質量控制而自 行制定的規定。
美國材料與試驗協會 (ASTM) 發布了 測試方法 D5186，利用超臨界流體色 譜和火焰離子化檢測器測定柴油燃料 和航空渦輪機燃料中的芳烴和多環芳 烴含量。與測試方法 D1319 和 D2425 相比，該測試方法表現出明顯優勢： • 應用范圍更廣 • 統計學精密度更高或者至少與其 他方法持平 • 不受燃料染色的影響 • 成本低、耗時短 該方法適用于分析總芳烴含量為 1%–75%（質量 %）和多環芳烴含量 為 0.5%–50%（質量 %）的樣品1-3。
實驗部分 化學品和溶液 根據 ASTM 方法中的指南配制樣品和標樣。
儀器 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統， 采用如下配置： • Agilent 1260 Infinity SFC 控制 模塊 • Agilent 1260 Infinity SFC 二元泵 • Agilent 1260 Infinity 柱溫箱 • CTC Analytics 液相色譜進樣器 HTC PAL（寬 50 cm），經改進 配有 4 通閥（內部 0.5 µL 定量 環）和 DLW • SIM 火焰離子化檢測器 完整解決方案可從 SIM Scientific Instruments Manufacturer GmbH (Oberhausen, Germany) 訂購。
分析柱 YMC-PACK-SIL_06, 250 × 4.5 mm, S-6 nm, 5 µm (YMC America, Inc., Allentown, PA, USA) 或 Agilent ZORBAX RX-SIL, 4.6 × 250 mm, 5 µm（部件號 880975-901） 限流器 PEEKsil，內徑 100 µm，20 cm（用 于己烷沖洗流路） 軟件 Agilent OpenLab CDS ChemStation 版，修訂版 C.01.05 SFC/FID 配置 色譜柱的出口連接至 FID 的上部 T 形 管（圖 1）。為沖洗反壓調節器 (BPR)， 通過二元泵的通道 B 連續泵送己烷。 為保持反壓恒定和系統連續運行，將 限流毛細管集成到泵頭 B 和 FID 下部 的 T 形管之間（圖 1）。
結果與討論： 下文展示了對 ASTM 測試方法第 8.2 節 中列出的系統性能要求的符合性。在 色譜圖中，通過積分獲得性能混標中 十六烷、甲苯、四氫化萘 (THN) 和萘 (N) 的峰面積。通過峰面積歸一化， 計算燃料中各種化合物的質量百分比 含量。 FID 靈敏度 根據 ASTM 方法的規定，首先證明 FID 的靈敏度足以檢出十六烷中 0.1% （質量 %）的甲苯（參見 ASTM 第 6.1 節）。圖 2 表明 FID 的性能高于 這一要求。 根據 ASTM 第 7.6 節的規定，利用性 能混標 (PFM) 確定是否滿足大多數方 法合格標準，如分離度、保留時間重 現性和檢測器準確度。此外，利用該 混標確定積分標記線，對復雜的燃料 樣品進行分組和積分。 分離度 圖 3 顯示了非芳烴（十六烷）與單環 芳烴（甲苯）之間的分離度，用 RNM 表 示。ASTM D5186 規定 RNM 值至少達 到 4，而實際實驗中測得的值為 10。 另外，單環芳烴（四氫化萘）與多環 芳烴（萘）之間的分離度（用 RMD 表 示）是規定值的兩倍（參見 ASTM 方 法第 8.2.1 節）。 保留時間重現性 利用 PFM 確定保留時間重現性。十六 烷和甲苯峰的保留時間重現性應優于 0.5% RSD。這點很重要，因為柴油樣 品的積分標記線由 PFM 的分析確定。 圖 4 顯示了五幅色譜圖的疊加圖以及 峰面積對應的柴油餾分。