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根據(jù)ASTM D5186 測定柴油燃料中的芳烴含量
閱讀：614 發(fā)布時間：2020-8-4摘要 ：本應(yīng)用簡報(bào)介紹了使用 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統(tǒng)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(tǒng)與開發(fā)的 FID 系 統(tǒng)相結(jié)合，能夠滿足 ASTM D5186 方法的所有要求（如檢測器準(zhǔn)確度和線 性）。這一組合為現(xiàn)有的正相 HPLC 方法 D1319 和 D2425 提供了一種經(jīng)濟(jì) 有效且快速的替代方案。
前言： SIM Scientific Instruments Manufacturer GmbH (Oberhausen, Germany) 開發(fā) 出一款與 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統(tǒng)配合使用的火焰離子化檢測 器 (FID)。這一組合擴(kuò)展了應(yīng)用范圍， 例如可滿足 ASTM 方法 D5186 所述 的石化應(yīng)用要求。借助適當(dāng)?shù)碾娮硬?件和 FID 軟件模塊，可以通過 Agilent OpenLAB CDS ChemStation 版軟件 對 FID 進(jìn)行控制。FID 的開發(fā)充分考 慮了檢測器準(zhǔn)確度和線性以及與 1260 Infinity 分析型 SFC 系統(tǒng)的集成。在 FID 開發(fā)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(jìn)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(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證。該方法使用 FID， 能夠分離燃料樣品中的單環(huán)芳烴和多 環(huán)芳烴。需要解決的一個重要挑戰(zhàn)是 高熔點(diǎn)化合物（如萘）對反壓調(diào)節(jié)器 (BPR) 的污染。使用二元泵的通道 B 以己烷連續(xù)沖洗 BPR，克服了這一 挑戰(zhàn)。 柴油和航空渦輪機(jī)燃料中包含非芳 烴、單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴化合物。將 芳烴含量盡可能降至低，有利于發(fā) 動機(jī)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(hù)環(huán)境和公共 健康，出臺了各種法規(guī)。例如，美國 國家環(huán)境保護(hù)局 (USEPA) 和加州空氣 資源委員會 (CARB) 出臺的相關(guān)法規(guī) 以及煉油廠用于工藝和質(zhì)量控制而自 行制定的規(guī)定。
美國材料與試驗(yàn)協(xié)會 (ASTM) 發(fā)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(jī)燃料中的芳烴和多環(huán)芳 烴含量。與測試方法 D1319 和 D2425 相比，該測試方法表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢： • 應(yīng)用范圍更廣 • 統(tǒng)計(jì)學(xué)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(zhì)量 %）和多環(huán)芳烴含量 為 0.5%–50%（質(zhì)量 %）的樣品1-3。
實(shí)驗(yàn)部分 化學(xué)品和溶液 根據(jù) ASTM 方法中的指南配制樣品和標(biāo)樣。
儀器 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統(tǒng)， 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(jìn)樣器 HTC PAL（寬 50 cm），經(jīng)改進(jìn) 配有 4 通閥（內(nèi)部 0.5 µL 定量 環(huán)）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(nèi)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(diào)節(jié)器 (BPR)， 通過二元泵的通道 B 連續(xù)泵送己烷。 為保持反壓恒定和系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，將 限流毛細(xì)管集成到泵頭 B 和 FID 下部 的 T 形管之間（圖 1）。
結(jié)果與討論： 下文展示了對 ASTM 測試方法第 8.2 節(jié) 中列出的系統(tǒng)性能要求的符合性。在 色譜圖中，通過積分獲得性能混標(biāo)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(jì)算燃料中各種化合物的質(zhì)量百分比 含量。 FID 靈敏度 根據(jù) ASTM 方法的規(guī)定，首先證明 FID 的靈敏度足以檢出十六烷中 0.1% （質(zhì)量 %）的甲苯（參見 ASTM 第 6.1 節(jié)）。圖 2 表明 FID 的性能高于 這一要求。 根據(jù) ASTM 第 7.6 節(jié)的規(guī)定，利用性 能混標(biāo) (PFM) 確定是否滿足大多數(shù)方 法合格標(biāo)準(zhǔn)，如分離度、保留時間重 現(xiàn)性和檢測器準(zhǔn)確度。此外，利用該 混標(biāo)確定積分標(biāo)記線，對復(fù)雜的燃料 樣品進(jìn)行分組和積分。 分離度 圖 3 顯示了非芳烴（十六烷）與單環(huán) 芳烴（甲苯）之間的分離度，用 RNM 表 示。ASTM D5186 規(guī)定 RNM 值至少達(dá) 到 4，而實(shí)際實(shí)驗(yàn)中測得的值為 10。 另外，單環(huán)芳烴（四氫化萘）與多環(huán) 芳烴（萘）之間的分離度（用 RMD 表 示）是規(guī)定值的兩倍（參見 ASTM 方 法第 8.2.1 節(jié)）。 保留時間重現(xiàn)性 利用 PFM 確定保留時間重現(xiàn)性。十六 烷和甲苯峰的保留時間重現(xiàn)性應(yīng)優(yōu)于 0.5% RSD。這點(diǎn)很重要，因?yàn)椴裼蜆?品的積分標(biāo)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(yīng)的柴油餾分。