工业直链烷基苯磺酸钠平均摩尔质量的测定(气相色谱法)

本方法参照标准GB 5178—1985。测定直链烷基苯磺酸钠平均摩尔质量的准确而快速的方法，是用气液色谱法测定脱磺酸基烷基苯的平均摩尔质量，然后加S0₃Na基的式量减去氢的原子量来计算。

本法采用螺帽及空心螺栓，用硅橡胶及聚四氟乙烯垫将裂解管密封，使脱磺酸基反应在其中进行。较之IS06841用氧一煤气或氧一空气焰密封燃烧管的方法更为简单，且裂解管可反复使用。

气相色谱法只适用于直链烷基苯，因支链烷基苯的色谱峰无法进行鉴定。

(一)方法概述

试样在浓磷酸介质中脱磺酸基，并用石油醚萃取释出的烷基苯。用气相色谱法测定萃取烷基苯的平均摩尔质量。

计算烷基苯磺酸钠的平均摩尔质量。

(二)仪器和试剂

(1)热裂解管  外径llmm，长60mm(壁厚约lmm)的硬质玻璃管，管口翻边。

(2)螺帽及空心螺栓  可用其垫以硅橡胶和聚四氟乙烯膜将热裂解管密封。

(3)金属安全管  可容纳热裂解管，以预防热裂解管破裂，顶部配以螺盖。

(4)加热装置带孔的金属块或其他能控制温度约250℃的均匀热源。用带孔金属块时，孔径应与金属安全管的外径相匹配，使金属安全管恰好置于其中。金属块上还应带有一插温度计用的小孔(图1)。

图1加热用带孔金属块

1一放置金属安全管孔φ25×85；2一插温度计孔φ7×60

(5)封闭电炉功率l．5～2．0kW。

(6)调压变压器。

(7)具塞试管直径l2mm，长l20mm。

(8)吸液管。

(9)烧杯5ml或10ml。

(10)锥形样品管lml。

(11)色谱仪

①毛细管柱  长20～50m，螺旋形，内径约0．25mm，外径约l．1mm，涂以高温非极性固定相(如SE30，OVl01)，实验前预老化；或采用填充柱，长l～6m，要求对不同碳原子数烷基苯的色谱峰能很好分开。

②火焰离子化检测器。

③电子积分器或求积仪  没有这两种仪器时，可采用剪纸称量法。

④记录仪。

⑤注射器5μl或10μl。

(12)磷酸85％(质量)溶液。

(13)石油醚  不含芳族化合物，馏程30～60℃。

(14)无水硫酸钠。   

(15)氢氧化钠l60g／L溶液。

(16)参考烷基苯  已知链长的烷基苯混合物，例如C₉～C_l5烷基苯。可采用一已知组成的产品作为参考样品，此参考样品可用来检验色谱仪的性能是否正常。

(17)载气氮气。

(18)丙酮(视需要)。

(三)操作步骤

1．试样

取约0．1g样品至热裂解管内。

2．脱磺酸基。

加2m185％磷酸溶液至装有试样的热裂解管内，装上垫以硅橡胶及聚四氟乙烯膜的螺帽及空心螺栓，并用手稍旋紧。将密封好的热裂解管置于安全管中，旋上螺盖。

将安全管置于约250℃的加热装置中反应15min左右，取出安全管，用水冷却后，取出密封的热裂解管。

旋开热裂解管并转移内容物至一具塞试管中，用2ml石油醚(30～60℃)冲洗热裂解管，并将洗涤液转入此试管。

盖好试管塞摇动之，并静置分层，用吸液管将石油醚层转移至第2个具塞试管中。再加2ml石油醚至第1个试管中，盖好管塞，摇动并静置分层。将石油醚层用吸液管转移至第2个试管中，与第1次萃取液合并。于合并的石油醚萃取物中加入等体积的水，塞好试管塞，摇动并静置分层，用吸液管将下层水吸出弃去；重复此操作4～5次O。加lml l609／L氢氧化钠溶液于水洗过的石油醚层中，塞好试管塞，摇动并静置分层，用吸液管将下部水层吸出弃去。

加约lg无水硫酸钠至石油醚萃取物中，塞好试管塞，摇动，并放置20min。

将石油醚萃取物转移至lOml烧杯中，在60～70℃的水浴上缓和加热，蒸去大部分石油醚，然后将其转移至lml锥形样品管中继续蒸发。

3．色谱分析

(1)色谱仪

①注射口温度大于250℃。

②柱

恒温  根据样品性质，温度在150～180℃之间。

程序升温  起始温度为140～170℃。以0．5～2℃／min的速率升温至终温l80～250℃。

③载气  根据柱类型和直径，流速可为0．3～40ml／min。

④检测器条件温度大于250℃。

(2)仪器性能检验

注射一定量参考烷基苯于色谱仪中，使各碳数烷基苯色谱峰能很好分离，记录保留时间，以便与样品对照。

    (3)试验

①试样的配制  若用毛细管柱，必要时，可配制1体积烷基苯萃取物和1体积丙酮的混合液。若采用填充柱，可直接使用烷基苯萃取物。

②试样的引入用10μl注射器将足够量的试液注入色谱仪，使得到的色谱图峰高适当。

典型的色谱图示于图2。

图2烷基苯典型气相色谱图

(a)填充柱；(b)毛细管柱

(四)色谱图的检验

1．定性分析

用试验色谱图与参考烷基苯色谱图对照的方法鉴定试样的组分。

    2．定量分析

用电子积分器或求积仪或剪纸称量法测定各碳原子数烷基苯的峰面积，并计算总峰面积。

(五)计算

    i碳烷基苯的峰面积占总峰面积的百分数按式(1)计算

(1)

烷基苯的平均摩尔质量按式(2)计算

(2)

式中B_i——i碳烷基苯峰面积占总峰面积的百分数；

M——烷基苯的平均摩尔质量；

a_i——i碳烷基苯的峰面积；

A——总峰面积；

M_i——i碳烷基苯的摩尔质量，见表1。

表1烷基苯的摩尔质量

    由算得的烷基苯的平均摩尔质量加102即可求出烷基苯磺酸钠的平均摩尔质量。同一烷基苯磺酸钠样品，在10个实验室进行对比分析，得到如下统计结果：