[发明专利]使用真空紫外光谱和气相色谱对复杂样品进行详细的批量分类分析的方法

说明书

描述了使用气相色谱(GC)分离与真空紫外光谱检测进行化学样品分析。一种技术着重于为样本中的每个组分分配特定的分析方法。组分可以通过其自身或与其它组分一起从GC洗脱，在该情况下使用VUV光谱数据进行去卷积。在一个示例性实施方式中，各组分可以在设置过程期间具体包括于分析方法中，然后在随后的样品运行中完成相同的一系列分析。第二种方法通过将其首先减少到一系列自动分析的分析窗口或时间片而基本上整合了整个色谱。每个时间片的分析确定了所存在的分子组分以及它们对总响应的贡献。任一方法都可以用来对特定分析物进行定量或进行批量分类。

发明人：P·沃尔什、D·A·哈里森、以及S·H·詹姆森

受让人/申请人：真空紫外线分析学股份有限公司

背景技术

本申请要求2015年6月10日提交的美国临时专利申请62/173,605的优先权，其内容通过引用纳入本文。

本发明涉及吸收光谱领域。更具体地说，提供了用于使用气相色谱(GC)分离与真空紫外(VUV)光谱检测进行复杂化学样品分析的手段。

有许多复杂化学样品，可能需要进行分析。已知的一种特殊类型的样品分析是石油基燃料(如无铅汽油、喷气发动机燃料和柴油燃料)中烃含量的分析。然而，已知对其它复杂液体和气体样品进行分析，包括但不限于食品、香料等。出于本发明目的，术语“复杂”是指含有许多组分的样品，通常含有数百或更多组分，所述组分通常是大部分可以通过色谱分离过程分离的不同的分子种类。

通常需要分析的“复杂”样品的一个例子是石油基液体燃料。石油燃料可以由几百到几千个不同成分组成。石油产品的大部分分子成分落入少数几个不同类别之一。例如，饱和烃是含碳和氢的化合物，其中碳原子之间的所有键都是单键。可以认为饱和烃是用氢原子饱和的，因为考虑到存在的碳原子的数目及其构象结构，饱和烃具有可能的最大数目氢原子。用双键代替一个或多个碳碳单键会降低饱和度。饱和烃经常进一步分类为直链链烷烃，支链异链烷烃和环烷烃。存在一个或多个碳碳双键的不饱和烃被称为烯烃、二烯烃或多烯烃。芳香族化合物是含有一定程度芳香度的环状结构。最简单的是苯，由六元碳环组成，其中，其六个电子完全离域。苯有时也表示为具有三个交替碳碳双键的环状结构。各种其它芳族化合物由苯基组成，其中一些氢原子被各种其它官能团取代。例如，甲苯是用甲基取代一个氢原子的苯衍生物。含有单个芳族环的芳族化合物通常被称为单环芳族烃，或者简称为单芳族化合物。多环芳族化合物也存在，并且通常称为多环芳烃(PAH)。具有稠合芳环的最简单PAH是萘。具有两个分离的芳香环的最简单PAH是联苯。如在单芳族化合物的情况下，各种各样的化合物可能具有这些基之一以及取代端氢原子的各种官能团。具有取代一些氢原子的取代基的PAH核心的分子在技术上并不是PAH，但是它们通常仍然被称为PAH，并且这种做法也将用于本说明书中。为了本说明书的目的，术语“多芳族”也用作具有多个(两个或更多个)芳环的分子的总称。

一些特定的分子成分在燃料分析中是特别重要的，例如异辛烷或苯。单独的含氧化合物如乙醇也是重要的。然而，石油基燃料的各种性质主要取决于化合物的大部分类别(bulk class)的相对量。例如，各种烃类的体积浓度的测定对于燃料生产控制是重要的。由于环境问题，芳烃的总量往往受到监管。在一些市场，尤其在欧洲，烯烃含量也受到高度监管。

汽油范围燃料的一种批量分类(bulk classification)是链烷烃、异链烷烃、烯烃、环烷烃和芳族化合物的五个烃组中的每一个的相对质量或重量含量的表征(为了本说明书的目的，术语质量百分比和重量百分比可以互换使用)。这种类型的分析通常已知为其缩写PIONA。烃类的组合可以用于实现其它类型的批量分类。例如，包括于PIONA分析中的三类饱和烃有时被进行合并以对样品中饱和烃的总量进行定量。该分析可以进一步确定燃料样品的批量单芳族含量和批量多芳族含量。烃类的分类可伴随着样品中特定分子物质的表征，例如对BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)芳族化合物复合物的单独含氧化合物或成员进行定量。