车用汽油中苯含量测定方法研究及影响因素

车用汽油中苯含量测定方法研究及影响因素

张婷婷 董建明 孟聪

大庆石化公司质量检验中心

摘要：本文论述了利用气相色谱法分析车用汽油和航空汽油中苯和甲苯含量的方法，说明了试验原理和过程，进行了实验验证，并阐述了实验过程的影响因素，证明本方法可以很好地满足汽油中苯含量的检测要求。该方法具有样品用量少、仪器操作简便、分离效果好、检出限低等优点。由于GC法检测汽油中苯含量时，使用了大量的有很好稳定性的内标物，可以在一定程度上避免人为操作因素对实验结果的影响，从而保证分析的准确度。

关键词：气相色谱法；车用汽油；苯含量测定

在经济快速发展的同时，汽车的数量也在不断地增长，从而带动了对汽油的消费。根据有关数据，2020年，我国机动车保有量和汽油消耗分别为2.81亿辆和1.27亿吨，其中，汽油品质是主要的影响因素。苯是一种重要的化工原料，其主要来源于催化裂化及催化改质，其不仅可改善汽油辛烷值，还可产生强烈的致癌效应，被 WHO列为 I类致癌物。另外，与 V型汽油相比，国 VI型汽油的最大不同在于汽油中的烯烃、芳烃和苯含量减少，将苯体积含量从≤1%调整到≤0.8%。气相色谱是多组分混合体系中最常见的一种分离分析手段，其分离效率高，灵敏度高，快速，可实现对未知成分的精确定性与定量分析，在石油加工、食品加工与检验、医疗保健、环保等方面有着广阔的应用前景。GC方法可以采用标样直接对照，参考值对照，保留值法则等；归一化，内标法，外标法，内标法，内标法.GB 17930-2016 《汽车用汽车标准》对中车用汽油中苯含量的要求是不超过8.0%，而在 SH/T 0713-2002中，苯的含量在0.1-5%之间。为此，本课题拟利用 GC法检测汽车汽油中的苯类含量，并以此为基础，探讨了 SH/T0713-2002方法及双柱-反吹法在苯检测中的应用。

1 实验阶段

1.1所需的设备和药剂

GCS系统（安捷伦技术）、移液管（50µ L）、容量瓶（25毫升）。FJ-3标准样品，苯和丁酮（内标物），异辛烷含量大于99%。试验中使用的车辆样本是市场上销售的汽车汽油。

1.2气相色谱条件

检测类型：氢焰电离探测器.

进样口：250℃；流速28毫升・min-1；隔垫式吹扫器的流速为3毫升・min-1.

柱温：120℃，运转18分钟.

火焰离子化检测器：300℃；

气体流速为350 ml・min-1；气体流速为30 ml・min-1；尾部喷出的气体流速为2毫升・min-1。

进样量：1微升.

1.3实验原理

内标物是测定汽油中苯含量时最重要的物质之一，其性质对实验结果有很大的影响。内标物的选择主要考虑两方面：一是选择与被测样品有较好化学性质相似的物质，二是选择与被测样品性质相近的物质。本文所述内标物为苯，它具有与汽油中苯相似的性质，且其在汽油中含量很低（质量分数为0.005-0.01%），因此在实验过程中可将其作为内标物使用。测定汽油中苯含量时，一般情况下采用两种内标物：一种是内标物在汽油中的质量分数为0.0001%的标准物质，另一种是在样品处理时加入到样品中的内标物。

本方法在气相色谱系统中添加丁酮（MEK）为内标物。先将试样经过一层含有非极性固定相的柱层，然后按沸点依次将各组分分开。在辛烷流出后，采用反吹法，将沸点比辛烷高的组分反喷出来。将辛烷和轻组分分别装入一种含有强极性的 色谱柱中，对芳香族和非芳香族化合物进行了测定。废气成分用火焰电离检测器测定，并用记录仪进行记录。测定峰面积，并从内标物中计算出浓度。

1.4实验程序

1.4.1标准样品的处理和测定

本研究以内标法为标准曲线。将苯标样放入 GC样盘中，根据 SH/T0713-2002中苯的含量测定，苯的体积分数为5.00,2.50,1.25,0.67,0.12。样品处理：样品中含有水和水蒸汽时，水含量应在20 ppm以下。有必要时，可以用溶剂萃取法进行分离。取样品后，用硅胶管或塑料管进行预浓缩，然后置于进样器中进行测定。

油中含有杂质（如金属、碳等）时，会降低测定结果的准确性。因此，在对汽油进行样品处理时，必须去除油中的杂质。若样品中含有水、乙醇、乙醚等挥发性有机物时，由于这些有机物会影响进样量的大小和仪器的灵敏度，因此，应将其排除在样品处理之外。一般情况下，在样品处理之前先将其超声提取或直接加入到进样器中。

1.4.2检测限的测定

以异辛烷作空白，观察有无反应。在25 ml小瓶中添加50µ L苯，加丁酮1 mL，用异辛烷定容至刻度，制成苯体积含量0.2%的试样，重复7次，计算检测限。对其进行合理判定，当其含量超出其检测极限10倍以上或小于其检测限时，通过调节样本浓度再次测量，再对两批次检测结果进行差异分析，得出检测限。

1.4.3精密度的确定

根据 SH/T 0713—2002中苯量的测定，对其精密度进行了研究。

1.4.4 车用汽油精密度的测量

取92号汽油试样，反复测量

7次，以进行精密度试验。精密称取丁酮1.0 mL，置25 ml容量瓶内，定容至刻度，均匀混匀，进样。

2 试验结论和探讨

将苯和丁酮峰面积之比作为横轴，以体积分数比率作为纵轴，绘制校正曲线，得到了在表1中的测量结果。对苯系物进行了回归分析，得到了其拟合结果： y=1.609 x+0.0006,R2=10000。由图1可见，校正曲线具有很好的线性关系，可以用作试样测量的校正曲线。

图1 校正因子曲线

表1 色谱苯及丁酮计算值

3气相色谱法的影响因素分析

（1）在检测过程中，应控制色谱柱的使用温度在90℃以上，若温度过高会影响苯的分离效果，导致测定结果偏低。

（2）检测过程中，要将进样口与检测器的连接导线用绝缘胶布缠好，以防止进样过程中因振动或其他因素引起的干扰。

（3）样品进样前应在规定的色谱柱内进行多次进样，以避免在色谱柱内由于柱效降低而出现严重的拖尾。

（4）对样品进行进样前应充分摇匀，使样品与溶剂混合均匀后再进行进样。

（5）由于采用气相色谱法分析汽油中苯含量时，样品量较少，因此在取样时要尽量保持样品中的水分和挥发组分不被带走，取样量为50 mL左右即可。

（6）样品在测定过程中，要将色谱柱（100 mm×4.6 mm）插入样品瓶中，以免引起色谱柱堵塞。

4结论

在实验室中，以丁酮为内标物，利用双柱-串联气相色谱法，对苯类化合物进行了分析，结果表明，该方法分离效果好，检出限低，重复性好，精密度高。《车用汽油和航空汽油中苯和甲苯含量测定法》是一种简便、快速、准确、快速、准确的检测方法。

参考文献：

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