车用汽油中甲基苯胺含量测定 气相质谱法 编制说明.doc
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1、出入境检验检疫行业标准(2012B071)车用汽油中甲基苯胺含量测定气相色谱法(征求意见稿)编制说明中华人民共和国广东出入境检验检疫局谭智毅2013年5月10日目录1 基本信息22 编制背景33 编制过程44 技术内容54.1 仪器54.2 试剂54.3 测定步骤55 验证情况75.1 验证方案75.2 验证前期准备75.3 实验室内验证85.4 独立实验室验证155.5 协同试验验证151 基本信息标准草案名称中文车用汽油中甲基苯胺含量测定 气相色谱法英文Determination of methyl aniline compounds in motor gasoline-Gas chrom
2、atography与国际标准的一致程度情况 等同标准号 修改英文名称 非等效中文名称任务来源批准立项的文件名称和文件号关于下达2012年第一批检验检疫行业标准制(修)订计划项目及补助经费的通知(粤检科函20121130号)计划编号2012B071制(修)订情况R 制定 修订替代的标准编号起止时间2012年2月-2013年12月起草单位中华人民共和国广东出入境检验检疫局、国家石油石化产品质量监督检验中心(广东)、广州市标准化研究院、中华人民共和国陕西出入境检验检疫局、中华人民共和国吉林出入境检验检疫局起草人谭智毅、闻环、李浩杰、徐玲、付骋宇、焦静、张遴、陈平、芦春梅、张海峰、毛容妹、翟翠萍、冯文
3、希专业类别化矿金调整情况标准草案名称调整为车用汽油中甲基苯胺含量测定 气相色谱法联系方式020-38290410,135701129382 编制背景辛烷值是车用汽油最重要的质量指标,它是一个国家炼油工业水平和车辆设计水平的综合反映,采用抗爆剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。甲基苯胺是一种有效地提高汽油辛烷值的非金属苯胺类抗爆剂,它能使混合气的点火极限范围加宽,点火成功率提高,能够有效地提高汽油辛烷值,并且其对辛烷值的提升作用更优于目前国内普遍使用的甲基叔丁基醚添加剂,主要组分为N-甲基苯胺、一甲基苯胺、二甲基苯胺、乙基苯胺等。甲基苯胺类添加剂在德国、俄罗斯等国家已有应用报道,加入1%(体积分数
4、)甲基苯胺可提升辛烷值2-4个单位,加入2%(体积分数)甲基苯胺可提升辛烷值5-7个单位。近年来国内成品油市场中出现在汽油中添加甲基苯胺添加剂的应用现象。但是,研究表明N-甲基苯胺是一种重要的化工原料,带有臭味,密度较大,也是一种致癌物质,是卫生部门列出的高毒化合物,对人体的危害很大,可通过吸入、食入、皮肤吸收等途径侵入人体,造成组织缺氧,引起中枢神经系统及肝、肾等损害。胺类化合物的燃烧产物含有大量的NOX,会增大燃烧室排出的NOX量。1 g的N-甲基苯胺燃烧产物中大约含有0.3 g的NOX;汽油中含大约1的N-甲基苯胺添加剂,燃烧室排出的NOX就加大一倍,还可能会影响汽油的其他质量指标,对汽
5、车排放达标极为不利,并且还严重污染大气环境。由于部分甲基苯胺类化合物如邻甲基苯胺和苯胺本身毒性较大,部分欧盟国家禁止在汽油中添加甲基苯胺类化合物物质。目前欧盟REACH组织已经将邻甲基苯胺列入“高度关注”化学品目录,明令禁止将其作为添加剂使用。目前国内汽油产品标准中没有明确的检测方法,也没有相应的指标对其含量进行限制。现今化工行业中甲基苯胺的检测方法大致可分为分光光度法、高效液相色谱法、气相质谱法,但所采用的方法都有所局限,而且方法前处理过多、步骤繁琐。因此建立一种快速准确的对汽油中苯胺类抗爆剂中的甲基苯胺进行定量测定的方法,以便对我国进出口成品油进行有效的监管。3 编制过程本标准为国家认证认
6、可监督管理委员会2012年度下达的检验检疫行业标准制修订计划车用汽油中甲基苯胺含量测定 气相色谱法(计划编号2012B071)。本标准由国家认证认可监督管理委员会提出并归口,由广东出入境检验检疫局负责起草。在起草标准前,收集大量汽油样品,用气相质谱法、红外光谱法进行分析,发现这两种方法前处理过多、步骤繁琐。通过一系列实验研究发现用气相色谱仪无需进行预处理,能快速、准确测定汽油中的甲基苯胺。在起草标准过程中,广东检验检疫局主要负责标准起草、实验及数据统计,国家石油石化产品质量监督检验中心(广东)负责标准方法的设计、探索及优化,吉林检验检疫局和陕西检验检疫局负责协同实验。与参与单位及标准指导专家讨
7、论后,确定主要技术参数包括:色谱柱的选择、初始柱温及载气流量,并根据数理统计学家尤登设计的耐变性试验计算,得到以上三个因素的影响是显著的结论。通过大量实验对标准的选择性、前处理方法、初始柱温、内标物以及方法的线性范围、检出限、重复性、回收率进行讨论,并在实验室内进行验证,起草出标准的征求意见稿。2013年6月,在化矿金专业委秘书处组织下,向其指定的实验室发放独立实验室验证资料和样品。2013年8月,在化矿金专业委秘书处组织下,向其指定实验室发放样品并完成实验室间验证。2013年9月,根据协同实验室验证数据,完成验证数据统计。2013年10月根据数据统计结果完成标准送审稿,经指导专家审核后提交送
8、审。4 技术内容通过对汽油中甲基苯胺进行萃取分离的试剂和条件进行考察,以及对气相色谱分析和气-质联用分析的色谱柱、柱温、程序升温等色谱条件的进行优化,并通过和红外光谱法进行对比分析,从而建立一种无需进行预处理、快速准确的测定汽油中的甲基苯胺气相色谱检测方法。本项目建立了对汽油中甲基苯胺类添加剂进行分析的气相色谱法。以苯乙酮为内标,汽油样品直接进样,通过聚乙二醇毛细管色谱柱分离,FID检测器分析,能够快速准确地对汽油中甲基苯胺类添加剂进行定性和定量分析,它的优点是无需进行样品前处理,避免甲基苯胺类组分因萃取转移损失造成误差,从而大大提高检测方法的准确度。所建立的N-甲基苯胺、苯胺、邻甲基苯胺、对
9、甲基苯胺、间甲基苯胺等5种甲基苯胺校正曲线的相关性良好,线性范围为150gL-1,相关系数均在0.999以上,5种甲基苯胺类添加剂的检出限为0.07 gL-10.34gL-1,加标回收率为94.3%117.1%。与红外光谱法和气相色谱质谱联用法相比,所建立的气相色谱法检测车用汽油中甲基苯胺类化合物的可靠性更高。4.1 仪器美国安捷伦公司GC7890A气相色谱仪:色谱柱 HP-innowax毛细管色谱柱(260,60m250m0.5m),FID检测器;德国KERN电子天平(精密度0.1mg)。4.2 试剂苯乙酮、苯胺、N-甲基苯胺、邻甲基苯胺、对甲基苯胺和间甲基苯胺标准物质由上海晶纯试剂厂提供,
10、纯度均高于98%。邻甲基苯酚(分析纯),天津市光复精细化工研究所;苯乙酮(分析纯),天津博迪化工有限公司;苯甲醛(色谱纯),天津市光复精细化工研究所;异辛烷(分析纯),广州化学试剂厂。4.3 测定步骤根据仪器的操作说明书,在色谱仪中安装并老化色谱柱。然后调节仪器至表1所示的典型操作条件,待仪器稳定后即可开始测定。表4-1 推荐的毛细管色谱柱和典型色谱操作条件检测器FID色谱柱弹性石英毛细管柱,柱长60m、内径0.25mm、膜厚0.5m固定相键合(交联)聚乙二醇色谱室温度/80保持2min,10/min升温至200保持14min,然后20/min升温至230,保持6min,共36min汽化室温度
11、/220检测器温度/250载气流量/(mL/min)0.8氢气流量/(mL/min)3040空气流量/(mL/min)250350辅助氮气流量/(mL/min)30进样量/L0.2分流比100:1以异辛烷为稀释溶剂,用称量法配制甲基苯胺校准混合物。每种校准混合物组分包含N-甲基苯胺、邻甲基苯胺、间甲基苯胺、对甲基苯胺和苯胺,每个组分的称量均应精确至0.0001g,计算每个组分的含量,精确至0.01%(质量分数)。配制五种不同浓度的甲基苯胺化合物混合标准溶液,其中每个单组分含量范围为0.10%(质量分数)5.00%(质量分数)。取配制好的甲基苯胺校准混合溶液,注入50mL容量瓶中至刻度,用微量注
12、射器精确吸取50L内标物苯乙酮注入容量瓶中,并混匀。取适量含内标物的标准混合物溶液分别注入色谱仪,并测量内标物和各组分的色谱峰面积。取一洁净的50mL容量瓶,注入待测试样至刻度,然后用微量注射器吸取50L内标物注入容量瓶中,并混匀。根据色谱仪的操作条件,将含适量内标物的试样注入色谱仪。测量甲基苯胺类化合物各组分的峰面积并计算甲基苯胺类化合物各组分的含量。5 验证情况5.1 验证方案5.1.1 方法的预期用途建立一种快速准确的对汽油中苯胺类抗爆剂中的甲基苯胺进行定量测定的方法,以便对我国进出口成品油进行有效的监管。5.1.2 验证参数为建立一种快速准确的对汽油中苯胺类抗爆剂中的甲基苯胺进行定量测
13、定的方法,选择验证该方法参数包括:选择性、线性范围、检出限、定量限、重复性和回收率。5.2 验证前期准备5.2.1 方法稳健性试验为考察环境或其他条件变量对分析方法的影响,综合考虑方法的各方面因素,选择样品制取、初始柱温、载气流量、色谱柱选择等四个方面进行考察。表5-1 影响因素分析表因素实验次数12345678样品制取时间5.135.135.135.132.22.22.22.2初始柱温80801501508080150150载气流量0.810.810.810.81色谱柱DB-1DB-1HP-innowax毛细管色谱柱HP-innowax毛细管色谱柱HP-innowax毛细管色谱柱HP-inn
14、owax毛细管色谱柱DB-1DB-1S3苯胺测定值2.522.122.732.682.982.861.931.89d1(样品制取时间)0.0975d2(初始柱温)0.3125d3(载气流量)0.1525d4(色谱柱)-0.6975用相同样品按照标准方法测定10次,计算出标准偏差为0.07,2倍标准偏差为0.14。经与标准偏差比较,初始柱温、载气流量、色谱柱选择等三个因素对标准方法影响是显著的。在验证过程中,应严格按照标准方法条件进行。5.2.2 样品制备过程5.2.2.1 样品选取和制备2013年2月2日,按下表质量浓度分别把N-甲基苯胺、苯胺、邻甲基苯胺、对甲基苯胺、间甲基苯胺五种标准物质及
15、苯乙酮加入到空白汽油样品中,把样品充分搅拌均匀后,从容器下部水龙头中灌装20组样品,样品容器为20mL玻璃瓶,每瓶灌装约10毫升。将样品放防爆冰箱内保存。表5-2 苯胺类样品数据N-甲基苯胺邻甲基苯胺间甲基苯胺对甲基苯胺苯胺苯乙酮s10.43790.48890.38030.40560.54941.0000s21.37531.38460.91470.79891.42310.9999s32.96462.98311.19511.16233.00291.0000s43.93293.96321.67721.67764.01181.0000s54.96014.99882.01372.11075.03140
16、.99995.2.2.2 均匀性检验从20组样品中随机选取10组样品,对苯胺项目进行检验,每个样品在重复性条件下测试2次,计算得出F值均小于F0.05(9,10),表明样品内和样品间无显著性差异,样品是均匀的。数据见表4。表5-3 均匀性统计表S1S1S1平均S2S2S2平均S3S3S3平均S4S4S4平均S5S5S5平均10.520.530.531.421.431.433.003.023.014.054.014.035.055.035.0420.500.530.521.441.401.422.983.013.004.034.024.035.065.055.0630.550.520.541.3
17、91.431.412.993.023.013.994.014.005.035.055.0440.510.540.531.421.361.392.942.982.964.024.034.035.015.065.0450.530.520.531.401.431.422.962.972.974.004.014.015.034.975.0060.510.500.511.441.421.432.993.013.003.964.013.994.985.035.0170.530.550.541.421.421.423.012.983.004.023.984.005.025.035.0380.540.550.
18、551.381.431.413.023.003.014.013.963.995.005.025.0190.510.520.521.421.451.443.013.003.013.973.993.984.995.035.01100.530.550.541.411.421.422.972.992.983.963.963.964.975.025.00F值0.490.120.590.600.35F0.05(9,10)3.023.023.023.023.025.3 实验室内验证5.3.1 不同仪器的试验方法比较分析5.3.1.1 红外光谱法(IR法)用液体衰减全反射样品池盛装样品,扫描样品的中红外光谱图
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