引言:使用過的發動機潤滑油中存在乙烯乙二醇,這是一種指示,說明防凍冷卻劑已經滲漏到了內燃機的曲軸箱,因此可以預測發動機磨損問題。目前測定乙烯乙二醇的方法有幾個,包括比色法,該方法容易操作,但是在解釋說明結果時,主觀性大,而且測試靈敏度不高,快速,成本低。雖然使用氣相色譜法也可以分析測定該物質,但是乙烯乙二醇的分子量較低,揮發性不佳,以及極性較強,檢測和定量乙烯乙二醇時有點困難,色譜峰峰形經常難以控制,存在偏移問題。
直接進樣到氣相色譜,分析測定使用過的發動機潤滑油,會引進高分子油和不揮發性組分到進樣口和色譜柱。因此色譜法需要較長的分析時間,色譜柱壽命會縮短,同時樣品處理量較低,因為樣品油中高沸點組分必須在下一次進樣分析前流出色譜柱。ASTM方法D4291-98詳細說明了用正己烷稀釋油樣,提取乙二醇到水相,然后通過GC分析即可,但這是一個特別耗費人力的樣品前處理過程,不寬恕人的色譜方法,水和極性被測物在柱上進樣分析。
下面研究了ASTM方法D4291-98另一可替代的前處理方法,該方法包含了一個簡單的現場衍生化技術,衍生后乙二醇變成了揮發性較強,極性較小的物質。頂空萃取技術用來從復雜樣品基質中隔離乙二醇,然后進樣到氣相色譜,快速得到分離定量,而沒有油品基質的影響。該方法測定速度快,可以高通量處理樣品,每天分析100多個含有乙烯乙二醇和丙烯乙二醇的發動機油樣。
實驗條件:適用于該方法的系統和色譜條件見下表1

校正標樣:準備乙二醇標樣,在發動機油中乙二醇的定量范圍濃度在0.01%到0.2% W/W之間
樣品準備:加100ul樣品油到22ml的頂空瓶,再加5mg的衍生化試劑(PerkinElmer 貨號N9301741),密封后頂空分析。由于樣品油有粘性,經常使用移液管準確吸取油樣,為了快速準備好樣品,頂空瓶預先使用衍生化試劑潤洗。
結果:在加熱的條件下,衍生化反應可以簡單而快速完成,頂空進樣器可以從復雜的樣品基質中提取掉揮發性組分,然后可以干凈的進入到氣相色譜柱,避免了高沸點的發動機油,煤煙和其他不揮發的物質進入色譜柱,乙烯乙二醇組分通過優化條件,從較早流出的衍生化副產物中分離開氣相色譜法等溫運行,運行周期3min或者是更短,結果見figure1。和目前ASTM方法相比,該方法可以提高10倍的生產效率,在測定乙烯乙二醇濃度范圍0.01%到0.2%之間時,有定量相關系數,達到了0.997,結果見figure2,和較好的精密度,3%RSD,系統維護僅僅需要更換O-型圈,在大約分析2000個樣品后更換。

結論:本文開發和測試了一個適用的高通量分析方法,用來測試使用過的發動機油中稀釋劑乙烯乙二醇組分,使用該方法每天可以分析多達400個樣品,同時可以直接得到結果,該結果可以比得上和已確定方法得到的結果,頂空進樣分析使用過的發動機油,樣品前處理簡單,具有高通量的分析能力,和較少的人為錯誤,每個樣品的分析成本(不包括勞動力和啟動成本)少于0.70美元。
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