[发明专利]一种凝胶渗透色谱测定煤焦油沥青的方法

说明书

本发明属于检测领域，具体涉及一种凝胶渗透色谱测定煤焦油沥青的方法。应用凝胶渗透色谱技术检测煤沥青平均分子量和分子量分布，分子量的定量为外标标准曲线法，含量的定量为峰面积百分比法，外标法与峰面积百分比的检测条件包括：GPC柱的填料为苯乙烯‑二乙烯苯共聚物颗粒，粒径为5‑10μm，流动相为四氢呋喃，检测器为示差折光检测器或紫外检测器；GPC柱采用三柱～四柱串联。本发明的方法不仅利用煤沥青中特征的三环烃类、四环烃类、五环烃类等低分子量物质和中、高分子量物质的分子量不同的原理进行分离，也为采用凝胶渗透分析方法测定不同分子量分布段下煤沥青的含量提供了依据，为生产调整起到质量监控作用。

技术领域

本发明属检测领域，具体涉及一种采用凝胶渗透色谱(GPC)技术测定煤焦油沥青分子量分布和组成的检测方法。

背景技术

煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体，简称焦油。煤焦油按干馏温度可分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油，在焦炭生产中得到的煤焦油属于高温煤焦油。它是粗煤气冷却过程中冷凝、分离出来的焦炉煤气净化产品之一。煤焦油经蒸馏加工生产出轻油、酚油、萘油、洗油和煤焦油沥青等产品。

煤焦油沥青(以下简称煤沥青)是煤焦油加工的主要产品之一，是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物，占煤焦油的50％～60％。常温下为黑色固体，无固定的熔点，呈玻璃相，受热后软化继而熔化。按照软化点的高低可分为低温、中温和高温沥青。低温沥青亦称软沥青，软化点在35-45℃以及45-75℃之间。与石油沥青不同，煤沥青是由10000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系,主要含有难挥发的蒽、菲、芘等。这些物质具有毒性，加热到260℃在5小时以后，其所含的蒽、菲、芘等成分就会挥发出来。而石油沥青是原油蒸馏后的残渣。根据提炼程度的不同，在常温下成液体、半固体或固体。石油沥青色黑而有光泽，具有较高的感温性。由于它在生产过程中曾经蒸馏至400℃以上，因而所含挥发成分甚少，但仍可能有高分子的碳氢化合物未经挥发出来，这些物质或多或少对人体健康是有害的。

文献《煤焦油沥青—煤焦油的性质及其应用之间的关系》中提到：“与其它沥青物质比较,煤焦油沥青最突出的特征是其中几乎只含有缩合芳烃和杂环化合物。从气体色谱图可以看出,沥青的低分子部分中含有一系列的典型化合物,其中有四环烃类(萤蒽、芘、屈)、五环烃类(苯并萤蒽、苝和苉)、七环的晕苯以及苯并晕苯类型的八环烃类,此外在杂环化合物中有四环的苯并硫芴。用气体色谱法可以分析鉴定出煤焦油沥青中所含化合物的30％左右,用高压液体色谱法可以鉴定出沥青中更多的部分,其中包括中等分子部分。关于高分子部分的结构有不同的理解,沥青分子量测定曾遇到各种困难,因此文献中发表的数据也是不相同的。从凝胶渗透色谱法的数据推断高分子部分的分子量,其值在2000-30000之间”。

该文献说明：煤沥青的物质组成、含量测定有3种色谱法：低分子量部分采用气体色谱法(即气相色谱GC法)，中分子量部分采用高压液体色谱法(即高效液相色谱HPLC法)、高分子量部分采用凝胶渗透色谱法(GPC法)。GC法使用的是毛细管色谱柱,长度在几十米甚至上百米,分离效果好,对单个物质能准确定量；缺点是只能测定沸点500℃以下、分子量250以下的物质，煤沥青需经450℃蒸馏才能进行GC测定，而且蒸馏过程中不能保证全部低分子量物质都馏出。HPLC法能测定高沸点物质，但对于250mm的柱长来说，煤沥青中所含的10000多种物质很难完全出峰和分离，并且HPLC法得到的定性信息很少。GPC法一般无法单独确定成分，主要测定高分子的分子量分布以及不同的统计分子量，但煤沥青的组分在凝胶色谱柱上能完全流出，从而得到不同分子量分布段的含量分布。