汽油单体烃和族组成的分析

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1、GC-MS方法分析93#汽油单体烃和族组成1前言随着我国汽车数量的迅速增加,由此带来的环境问题逐渐被人们所关注。烯烃和芳烃是汽油中重要的烃类,它们的辛烷值高,但汽油中过高的烯烃、芳烃含量,不但会影响汽油的安定性,而且燃烧不完全挥发到大气中也会危害环境。1999年发布新的《车用无铅汽油》国家标准,对汽油中硫、烯烃、芳烃的含量提出了限制要求。对汽油中的烯烃和芳烃含量测试的标准方法,一般都采用GC方法。有关GC方法分析汽油中烃类、非烃类组成的特点和存在问题，在杨海鹰等编著的《气相色谱在石油化工中的应用》一书有详细阐述。显然GC方法所要求的许

2、多苛刻条件，根本原因在于GC定性只能依据保留值的局限性，而质谱是定性的有力手段，正好弥补GC定性的缺陷。由于GC-MS联用技术具有GC的高分离效率和MS定性专一性的优势，近年来成为分析复杂混合物的有效手段而被广泛使用。GC-MS联用方法在一些应用中逐渐取代GC方法将是一种趋势。本工作的目的在于采用国产的GC-MS联用仪器，建立汽油单体烃和族组成分析的常规方法，通过对93号汽油的分析试验，取得令人满意的结果。分离得到140多个组分，鉴定了136个组分，占总量的96%以上，方法操作简便，自动数据处理省时，再现性好，能满足使用要求。是值得推

3、广的既经济又实用的方法。2实验部分2.1实验仪器和材料气质联用仪(北京东西分析仪器有限公司生产的GC-MS3100型)93号汽油(取自商品汽油)2.2分析条件2.2.1GC条件SPB-1毛细管柱（60m×0.25mm×0.25μm），载气：高纯氦气(99.999%),柱流量:1.0ml/min；进样模式：分流进样，分流比：50:1；进样量：0.2μL，进样口温度：230℃，18柱箱温度：40℃保持10min，以10℃/min升至200℃，保持3min。2.2.2MS条件离子源：EI源，电子能量：70ev，离子源温度：220℃，接口温度

4、：240℃，扫描方式：scan，扫描速度：800u/s3结果与讨论（1）经过反复摸索条件，比较不同升温速度对分离效果和谱图检索结果的影响，发现在GC-MS联用中，较慢的升温速度（3℃/min、6℃/min）对分离和鉴定结果并没有太多的改善（TIC面积在0.1%以下，对结果影响有限），为了缩短分析时间采用了10℃/min升温，一次进样分析只需要30分钟。数据处理是由自动判峰和自动检索程序完成，只需要几分钟，可以给出所有组分的全部鉴定结果。检索的相似系数多达到80%以上，命中化合物的排序也多排在第一位。最后人工审查结果的正确性，取决于操作

5、者的水平和熟练程度（经过培训应该不是问题）。若在一个小时能完成一个汽油样品的全组分分析，将大大提高分析效率。（2）93号汽油总离子流色谱图见图1；以峰面积归一化法计算各组分的相对含量，结果见表1；经NIST标准谱图库检索和人工分析，共鉴定出130种化合物，匹配度多数在80%以上。部分检索结果的质谱图见附录1。（3）通过计算机软件自动识别，由单体烃组成归类，获得化合物类型（PONA）组成分析结果见表2；各类型的含量是，链烷烃：27.01%，烯烃：9.52%，一环烷：11.67%，芳香烃：40.76%。该93号汽油中芳烃含量较高，其中：苯

6、：1.80%，甲苯：4.22%，邻二甲苯：5.47%，乙苯：3.05%，1-乙基-2-甲基苯：3.63%，1-乙基-4-甲基苯：2.73%，还有萘和甲萘。（4）分析结果中还有8%左右的含氧化合物，这是汽油中的添加剂。其中甲基叔丁基醚（7.29%），作为无铅汽油中的一种常用添加剂（能够提高汽油的辛烷值，防止汽缸中的爆震现象，使能耗降低，而且能够使汽油完全燃烧，降低汽车尾气中CO、NOx和未燃HC的含量，减少空气污染）。值得注意的是此汽油样品中还含有0.65%的甲醇，由于甲醇的辛烷值达到110，因此甲醇的加入有利于提高汽油的辛烷值，而且甲

7、醇汽油的火焰传播速度快，分子含氧量达50%，所以甲醇汽油混合气的燃烧非常充分，排放远低于一般汽油。18（5）为了考察分析方法的精密度和重复性，在相同条件下进行了重复性实验，5次重复进样分析误差见表3。图193号汽油的总离子流色谱图18表193号汽油组分分析结果峰序号化合物名称相似度%位次TIC峰面积含量/%1MethylAlcohol93127951000.6521-Propene,2-methyl-8418882150.2132-Methyl-1-butene8715422910.134Butane,2-methyl-9311696

8、32693.925Pentane911115049742.6662-Pentene,(E)-90139115020.917Cyclopropane,1,2-dimethyl-,cis-90165836091.528Cyc