汽油中醇类含量的测定开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1 课题背景

世界性的科学技术和生产的发展、进步，推动了分析化学的发展，而色谱法是分析化学的重要组成部分，从一出现就对科学的进步和生产的发展起到着重要的作用。随着检测器和色谱柱的不断更新发展色谱分析不但成为石油化工、化学工业等部门不可缺少的分析检测工具，也成为生命科学、材料科学、医药科学、食品科学、法庭科学以及航天科学的等研究领域的重要手段。对于关系国计民生的石油化工行业，气相色谱在分析检测方面具有不可替代的作用。

随着国五汽油标准的实施以及国家环保意识的加强，油品的质量安全受到人们的更多关注。根据GB 179302013，一般的调和汽油是由混合芳烃、石脑油和石油的常规添加组分调和而成的，因此常规的车用汽油中不含甲缩醛且国标规定甲醇的质量分数≤0.3%^[1,2]；根据GB 183512013，车用乙醇汽油(E10)由不添加含氧化物的液态烃类中加入中体积分数为8-12%的变性燃料乙醇及改善使用性能的添加剂组成^[3]。由于醇类不但价格低廉，而且可以有效地提高汽油的辛烷值。在利益的驱使下，近期发现含有超标甲醇和乙醇的调和汽油流入市场，虽然此类调和汽油的含氧量根据GB/T 287682012检测仍然合格^[4]。但是据报道，汽油中掺入甲醇的体积分数过高时，不仅会产生气阻影响供油，而且会对发动机及油泵等密封系统有一定的腐蚀作用^[5]。而汽油中过高或过低的乙醇含量会使汽油辛烷值有较大波动，影响车辆的动力性能^[6] ,还可以增加苯系物和地下水的污染物的溶解能力增加^[7]。

这类物质的添加给车辆行车安全和环保安全带来了巨大的威胁，因此准确测定汽油中这些物质的含量具有重要的意义。

2 汽油中醇类的测定方法介绍

2.1醇类的性质介绍

甲醇是结构最为简单的饱和一元醇化学式为CH₄O，分子量32.04，沸点64.7℃。无色有酒精气味易挥发的液体。用于制造甲醛和农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。通常由一氧化碳与氢气反应制得。

乙醇是一种有机物，俗称酒精，化学式为CH₃CH₂OH在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有酒香的气味，并略带刺激性。乙醇液体密度是0.789g/cm³(20℃) ，乙醇气体密度为1.59kg/m³，沸点是78.4℃，熔点是-114.3℃，易燃，能与水以任意比互溶。乙醇的用途很广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料、消毒剂等。工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇。

2.2 测定方法介绍

（1）分光光度法测定车用甲醇汽油中的甲醇^[7]。用水作萃取剂将车用甲醇汽油中的甲醇萃取出来，去部分萃取出的甲醇用高锰酸钾氧化成甲醛，甲醛与碱性品红-亚硫酸溶液作用生成蓝紫色化合物，按校准线进行定量分析。此方法准确行较高具有一定的可靠性，且精密度也较高，但操作复杂。

（2）介电谱技术检测乙醇汽油中乙醇含量^[9]。汽油是由不同介电性质碳氢化合物组成的混合物,不同结构的碳氢化合物具有不同的介电特性,用介电谱技术能获得物质在不同频率激励条件下的电性质,能够获得更多的介电物质的组成、结构特性。该方法具有仪器价格低、轻便、操作简便、测试速度快等优点,但精密度有所欠缺。

（3）近红外光谱法 ^[10-12]。采用便携式光栅色散型-固定光路InGaA列阵式光谱仪采集近红外光谱，利用化学计量学方法分析醇类汽油汽油含量。该技术可以有效的对醇类汽油和成品油进行分类，同时，对醇类含量的定量分析模型也可以达到较高要求的精度，但光学仪器抗震性能较差,仪器价格较为昂贵。另外,中红外光谱法的加样与清洗较为繁琐。

（4）核磁共振波谱法^[13-15].汽油中各组分物质吸收适当频率的电磁辐射，可在所产生的磁诱导能级之间发生跃迁。在磁场中，这种带核磁性的分子或原子核吸收从低能态向高能态跃迁的两个能级差的能量，会产生共振波谱。此方法可以直接、方便、快速地检测汽油中的乙醇含量,但仪器笨重昂贵,难以推广。

以上方法虽然都具有一定的可行性，但它们操作复杂或设备投入成本大，不易推广。而气相色谱法简单易行，且准确度和精密度都较高，检测范围宽，适用于各种汽油中醇类体积分数的测定，便于推广应用。

3 气相色谱(二维)法

3.1 二维色谱介绍

二(多)维色谱是在气相色谱的基础上发展起来的，一维色谱分离方法在石油化工行业、生物、医药、食品、卫生、商品检测、法医检测、未知物质的剖其在复杂样品的分析中非常有用，并扮演者重要角色。但是随着科技的发展，以及工业的进步，对色谱分析提出了更高的要求，为了提高分析效率和解决复杂样品的分析二(多)维色谱应运而生，它具有高分辨、高效、高峰容量以及易与质谱等其他技术联用等优势正成为研究应用的热点。在当前要求越来越高的生化、环境污染、食品安全、药物分析等复杂、痕量和超痕量分离检测中具有明显的优势, 已经成为分析化学领域的研究热点^[16]。

3.2 二维色谱原理

将样品导入一个配置双柱/阀切换系统的气相色谱仪中。在进样状态下，样品首先通过一个装填甲基硅酮的预柱A，组分依沸点顺序分离（图1）。正己烷流出后，切换六通阀，反吹该柱，将沸点大于正己烷的组分反吹出去。在反吹状态下，正己烷及轻组分随后通过分析柱B，进一步分离芳烃和非芳烃化合物，流出的组分用 FID 检测(图2)。最后通过外标法定量分析汽油中甲醇乙醇的具体含量。

本实验利用二维色谱的原理，利用切换、反吹和毛细管色谱分离检测技术，巧妙地消除了汽油中烃类的干扰，准确地测定出汽油中甲醇、乙醇的含量。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 179302013　车用汽油[S].北京:中国标准出版社,2013.

[2]山西省质量技术监督局.DB14/T 922010　M5、M15车用甲醇汽油[S]. 北京:中国标准出版社,2010.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 18351-2013 车用乙醇汽油(E10)[S].北京:中国标准出版社,2013.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 287682012 车用汽油烃类组成和含氧化合物的测定(多维气相色谱法)[S].北京:中国标准出版社,2012.

[5]穆仕芳,尚如静,魏灵朝．我国甲醇汽油的研究与应用现状及前景分[J].天然气化工,2012,37(1): 62-66.

[6]韩飞. 乙醇汽油的研究现状和应用前景[J]. 辽宁化工,2001,30(11):493-497.

[7] Iraj N,Filho,Nathlia C et al. Analysis of BTEX in Experimental ColumnsContaining Neat Gasoline andGasoline-Ethanol[J]. J.Braz.Chem.Soc, 2013,24(3):410-417

[8]鹿毅,周睿霞,张玲,等. 分光光度法测定车用甲醇汽油中的甲醇[J]. 光谱实验室,2012,29(1):543-546.

[9]淡图南,戴莲奎. 近红外光谱的甲醇汽油定量分析[J]. 计算机与应用科学, 2011,28(3):329-332.

[10]袁超,冯新泸,管亮. 介电谱技术检测乙醇汽油中乙醇含量[J]. 仪器分析,2009,(1):11-14.

[11]张金生,李丽华,曹艳君. 逐步多重线性回归―近红外光谱法测定汽油中乙醇[J]. 抚顺石油学院学报,1998,18(2):1-3.

[12] 欧阳爱国,刘军,王亚平. 乙醇汽油含量的近红外光谱检测研究[J]. 激光与红外,2012,42(8):901- 904．

[13]Skioss W,Kim A J. High-Resolution NMR process Analyzer forOxygenatic resonance Spectroscopy[J]. Anal. Chem,1994,66:536-542.

[14] Renzoni G E , Shankland E G. Detemination of Alcohols inGasoline/Alcohol Blends by Nuclear Magnetic Resonance Spectrometry[J]. Anal.Chen,1985,57:2864-2867.

[15] Kalsiw R,Sarpal A S. Determinationof Oxygenates in Gasoline By 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy[J].EnergyFuels,1995,9:574-579.

[16] Fernandes V C, Lehotay S J, Geis-AsteggianteL, et al. Analysis of pesticide residues in strawberries and soils byGC-MS/MS,LC-MS/MS and twodimensional GC-time-of-flight MS comparing organic andintegrated pest management farming[J]. Food Additives and Contaminants Parta-Chemistry Analysis Control Exposure Risk Assessment,2014,31(2):262-270.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

课题计划

1.查阅有关汽油中各种添加剂的测定方法的资料。利用中国期刊网，维普数据库，超星图书馆，ca,等相关途径进行检索，初步了解测定汽油中添加剂所需要的设备及方法。

2.实验装置的搭建。此阶段主要是准备实验装置，gc3900气相色谱仪 ,氢气钢瓶，氮气钢瓶，空气压缩机，六通阀。