1前言

進(jìn)入21世紀(jì)，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，自然資源以瘋狂的速度被消耗著。一些重要資源如石油甚至面臨枯竭的危險(xiǎn)，世界各國(guó)意識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，紛紛研究可以替代的產(chǎn)品。目前汽油的燃料替代品以對(duì)生物丁醇的研究和生產(chǎn)很熱門(mén)。生物丁醇之所以被視為一個(gè)替代乙醇的更好燃料添加劑，是因?yàn)樗纫掖季哂懈偷恼羝麎?，更高的能量密?/span>, 也可以和汽油能以非常高的比例混合。尤其是丁醇的辛烷值和汽油更接近[1]。與化石燃料相比，生物丁醇具有更強(qiáng)的可再生能源的特征。

早期的生物丁醇是從玉米和大麥等多種谷類作物發(fā)酵制取?，F(xiàn)在使用秸稈和木質(zhì)種類的纖維發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)丁醇是該業(yè)界主要發(fā)展方向[2]。隨著生物丁醇發(fā)酵和相關(guān)分離技術(shù)的日益完善，其產(chǎn)品的價(jià)格也將日益降低。

不同發(fā)酵原料，要求生物丁醇生產(chǎn)工藝有所不同。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，必需對(duì)其中的雜質(zhì)進(jìn)行例行檢測(cè)。其中過(guò)量的無(wú)機(jī)溶解鹽所含的無(wú)機(jī)陰離子，可能會(huì)對(duì)機(jī)動(dòng)交通工具的引擎產(chǎn)生腐蝕作用，其排放的尾氣，也將會(huì)影響到大氣的質(zhì)量[3-5]。

目前現(xiàn)行測(cè)定醇類物質(zhì)中無(wú)機(jī)陰離子的標(biāo)準(zhǔn)方法一般采用離子選擇電極法、比色法、沉淀滴定等方法，此類方法操作復(fù)雜、存在基體干擾大、準(zhǔn)確度低等缺點(diǎn)[6]。已有的文獻(xiàn)表明，離子色譜法測(cè)定醇類物質(zhì)中的Cl-、NO3-、SO42-等無(wú)機(jī)陰離子具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)基體干擾、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)[7-10]，但一般采用價(jià)格昂貴的進(jìn)口儀器。對(duì)于應(yīng)用國(guó)產(chǎn)離子色譜儀，測(cè)定國(guó)產(chǎn)生物丁醇中無(wú)機(jī)陰離子的濃度，筆者未見(jiàn)已面世的文獻(xiàn)報(bào)道。可以認(rèn)為，對(duì)硫酸根和氯離子等無(wú)機(jī)陰離子的測(cè)定，是生物丁醇質(zhì)檢的重要指標(biāo)。

本文建立了使用國(guó)產(chǎn)離子色譜儀測(cè)定生物丁醇中Cl-等無(wú)機(jī)陰離子的方法，其低檢出限范圍：0.5-2.0mg/L（S/N=3），回收率范圍：96.8% - 102.2% ，重現(xiàn)性范圍：0.59% - 0.84%。與進(jìn)口儀器方法相比，無(wú)丁醇基體干擾，重現(xiàn)性結(jié)果相當(dāng)，為生物丁醇中無(wú)機(jī)陰離子的測(cè)定提供了一種可靠的方法。

2、實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

儀器：PIC-10A型離子色譜儀，青島普仁儀器有限公司；

可調(diào)萬(wàn)用電爐，龍口市電爐制造廠；

試劑：Na2CO3（基準(zhǔn)試劑）, NaHCO3（分析純），上海埃彼試劑有限公司；

Cl-, NO3-, H2PO4-, SO42- 標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心;

30%H2O2，煙臺(tái)三和化學(xué)試劑有限公司;

超純水（電阻率大于18.2MΩ.cm），Millipore；

樣品：某生物丁醇制研單位的中試產(chǎn)品。

2.2色譜條件

色譜柱：PR-SA-10A陰離子交換分離柱（250mm×4.6mm），淋洗液：1.8mM Na2CO3+1.7 mMNaHCO3，流速：1.0mL/min，進(jìn)樣體積：200mL

2.3樣品預(yù)處理

在50mL燒杯中加入10mL樣品，2mL H2O2混勻，靜置約5min。把燒杯放到電爐的低溫檔上加熱（通風(fēng)櫥中操作），使液態(tài)樣品慢慢蒸發(fā)。當(dāng)樣品接近蒸干時(shí)（體積大約1mL），停止加熱，讓樣品自然冷卻5min。加入80mL去離子水，溫?zé)崛芙獬丙}，再冷卻至室溫。將樣品轉(zhuǎn)移定容到100mL容量瓶中。樣品經(jīng)過(guò)0.22mm濾膜后進(jìn)樣分析。

3.結(jié)果與討論

3.1色譜條件的選擇

9, 10]，若使用自在生抑制模式，兩種淋洗方式均存在基體干擾。而使用外加酸抑制模式則不存在基體干擾?？紤]到預(yù)處理方法中已將丁醇去除，而OH-在國(guó)產(chǎn)離子色譜柱中淋洗能力較弱，本文采用Na2CO3+NaHCO3淋洗液。

    為分析醇類物質(zhì)中的無(wú)機(jī)陰離子，進(jìn)口儀器一般采用碳酸鹽淋洗液或KOH淋洗液在線發(fā)生[

3.2樣品中陰離子譜圖

圖1表明正丁醇中主要存在Cl-(3.786mg/L)、 NO3-(2.146mg/L)、 H2PO4-(2.719mg/L)和SO42-(3.517mg/L)等無(wú)機(jī)陰離子，樣品經(jīng)過(guò)預(yù)處理后不存在丁醇基體干擾。Thermo Fisher Scientific公司[7]曾采用直接進(jìn)樣的方式測(cè)定色譜純甲醇中的Cl-和SO42-，該方法存在甲醇基體干擾，對(duì)Cl-的定量產(chǎn)生一定的影響。而文獻(xiàn)[10]中提到，甲醇基體甚至?xí)?/span>Cl-峰覆蓋，無(wú)法檢測(cè)Cl-，因此，去除樣品中的醇類基體十分必要。

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

配置一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在確定的色譜條件下依次進(jìn)樣分析，以3倍的信噪比（S/N=3）計(jì)算最低檢出限。四種離子的線性方程、相關(guān)系數(shù)以及低檢出限（n=3）結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 Cl-、NO3-、H2PO4-、SO42-線性方程、相關(guān)系數(shù)和低檢出限

    從表1中可以看出，本方法具有較高的靈敏度，四種離子的低檢出限甚至低于進(jìn)口儀器相應(yīng)指標(biāo)，這可能與進(jìn)樣體積大（200ml）有關(guān)，進(jìn)口儀器一般采用25ml進(jìn)樣量。圖2表示的是四種陰離子的線性疊加譜圖。

2.3 加標(biāo)回收率

向1.3所得樣品中添加已知量的四種離子，在確定的離子色譜條件下進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，樣品平行測(cè)定3次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 樣品加標(biāo)回收率

2.3 重現(xiàn)性試驗(yàn)

將正丁醇樣品按照1.3的處理方法平行處理5次。5份樣品中離子的保留時(shí)間與峰面積重現(xiàn)性結(jié)果如表3所示。

表3 保留時(shí)間與峰面積重現(xiàn)性結(jié)果

注：a為1.0mg/L連續(xù)進(jìn)樣10次的重現(xiàn)性，b為10.0 mg/L連續(xù)進(jìn)樣10次的重現(xiàn)性

從表2可以看出本方法穩(wěn)定、可靠，回收率較好。從表3中可已看出，本文所述方法無(wú)論是保留時(shí)間還是峰面積都具有較高的重現(xiàn)性，結(jié)果與進(jìn)口儀器相當(dāng)。在Thermo Fisher Scientific公司[7]提供的方法中，由于SO42-在甲醇中溶解度有限，10mg/L SO42-會(huì)逐漸流失，致使峰面積重現(xiàn)性較差（n=10,RSD%=1.90）。重現(xiàn)性疊加譜圖見(jiàn)圖3。

3.結(jié)論

   以PIC-10離子色譜檢測(cè)生物丁醇（中試產(chǎn)品）中的無(wú)機(jī)陰離子。其低檢出限范圍：0.5-2.0mg/L（S/N=3）； 回收率范圍：96.8% - 102.2% ；重現(xiàn)性范圍：0.59% - 0.84%。本方法無(wú)丁醇基體干擾，靈敏度高，重現(xiàn)性結(jié)果與進(jìn)口儀器相當(dāng)，適用于生物丁醇行業(yè)的常規(guī)質(zhì)檢。

筆者鄭重推薦，本方法可應(yīng)用于生物丁醇研制行業(yè)的例行檢測(cè)。

本研究在樣品處理上將開(kāi)展氧彈燃燒法實(shí)驗(yàn)，它將進(jìn)一步加快樣品處理的速度。

    該中試樣品中氯離子，硫酸根等四種無(wú)機(jī)陰離子均在譜圖中明顯可見(jiàn)。與筆者所接觸的更高級(jí)別的產(chǎn)品相比，硝酸根等有偏高的跡象[11]。建議進(jìn)一步優(yōu)化生物丁醇的提取工藝。

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THE DETERMINATION OF INORGANIC ANIONS IN BIO-BUTANOL SAMPLE WITH ION CHROMATOGRAPHY

Hou Qianhui 1 Wang Cunjin1 Du Xiaolei1 Yu Jijin2

（1. QingDao Puren Instrument. Com.Ltd, Qingdao 266043    2. QingDao University，Qingdao 266071）

Abstract：Cl- and some inorganic anionsin butanol sample were determined with China’s ion chromatography. The detection limits（S/N=3）, recovery and reproducibility were in the range of 0.5 – 2.0 mg/L, 96.8% - 102.2% and 0.59% - 0.84% respectively. The method showed short analytical period(in 14 min), no butanol matrix interference, higher sensitivity, and the reproducibility is as good as imported instrument.

Key Words：Bio-butanol, ion chromatography, conductivity detection, matrix