CO2吸收液中9种有机胺类化合物的测定

王中泰

亲水相互作用色谱-静电场轨道阱高分辨质谱法测定CO2吸收液中9种有机胺类化合物

摘要

二氧化碳(CO2)吸收捕集是实现我国碳达峰和碳中和目标的有效措施。有机胺类化合物被广泛用作工业回收CO2的吸收剂,建立有机胺类化合物的分析检测方法对于碳捕集与封存(CCS)技术和碳捕获、利用与封存(CCUS)技术的发展具有重要意义。

本研究建立了以亲水相互作用色谱-静电场轨道阱高分辨质谱法同时测定CO2吸收液中9种有机胺类化合物的分析方法。样品以水作为溶剂,稀释后经0.22 μm尼龙滤膜过滤后,进样分析。采用Accucore HILIC色谱柱(100 mm×2.1 mm, 2.6 μm),在30 ℃条件下进行分离,流动相A为90%乙腈水溶液(含5 mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸),流动相B为10%乙腈水溶液(含5 mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸),梯度洗脱。采用电喷雾离子源(ESI),在正离子模式下进行测定,通过标准加入法进行定量分析。实验对比了不同色谱柱对有机胺类化合物的保留能力以及不同流动相的影响,并对方法进行了方法学验证。

结果表明:9种有机胺类化合物在0.04~25000 ng/mL范围内线性关系良好,线性相关系数(R2)均≥0.9910;方法的检出限(LOD)为0.0004~0.0080 ng/mL,方法的定量限(LOQ)为0.0035~0.0400 ng/mL;在1、1.5、3倍样本浓度添加水平下,方法的平均回收率为85.30%~104.26%,相对标准偏差(RSD)为0.04%~7.95%。应用建立的方法对某项目现场样品的吸收废液进行检测,9种有机胺类化合物均能被有效检测。对实际样品进行稳定性测试,于4 ℃条件下,在48 h内RSD为0.10%~6.35%。该方法灵敏、准确、快速、简便,可为有机胺类化合物的检测提供参考,并为CO2捕集技术的开发和工业化应用提供有力的技术支持。

一、溶液的配制
分别准确称取适量9种有机胺类化合物,用乙醇配制成质量浓度为500 μg/mL的标准储备液,保存于4 ℃冰箱中备用。

分别准确量取适量标准储备液,配制成质量浓度分别为25000、5000、1000、200、40、4、1、0.20和0.04 ng/mL的系列混合标准工作液。

二、样品前处理
本实验所用的3份CO2吸收液来自工厂的某项目现场样品。取50 μL工厂中的废液于10 mL容量瓶中定容,再取100 μL稀释后的溶液于10 mL容量瓶中,将废液稀释成原浓度的1/20000,经过0.22 μm滤膜过滤后,进行液相色谱-质谱分析

三、仪器分析条件
色谱条件
色谱柱选用Accucore HILIC(100 mm×2.1 mm, 2.6 μm);柱温:30 ℃;流动相A为90%乙腈水溶液(含5 mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸),流动相B为10%乙腈水溶液(含5 mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸)。梯度洗脱程序:0~7 min, 100%A~80%A; 7~11 min, 80%A~50%A; 11~12 min, 50%A~100%A; 12~22 min, 100%A。流速:0.2 mL/min;进样量:5 μL。

质谱条件
采用电喷雾电离(ESI)源,正离子模式,喷雾电压3.6 kV,归一化碰撞能量(NCE)20、40和60,离子传输管温度320 ℃;辅助气温度100 ℃;鞘气35 arb,辅助气10 arb;检测方式为全扫描/数据依赖二级扫描(Full-MS/dd-MS2)模式;Full-MS分辨率70000,自动增益控制(AGC target)3×106,最大离子注入时间(Maximum IT)50 ms, Full-MS扫描范围m/z 60~600; dd-MS2分辨率17500, AGC target 2×106, Maximum IT 100 ms,隔离窗口(Isolation window)2.0。9种有机胺类化合物的质谱信息见原文表1,以分析物的母离子为定量离子,以产物离子为定性离子。

四、实际样品检测
用本方法对3份工厂某项目现场的CO2吸收废液进行检测,只有1种CO2吸收废液中未检测到N-乙基乙醇胺,其余的有机胺化合物在吸收废液均能检测到,结果见原文表4。为了研究有机胺的稳定性,考察了3份实际样本在4 ℃下分别放置0、12、24、36、48 h条件下,9种不同有机胺目标分析物的含量。结果见原文表4,实验数据表明,在48 h内,在4 ℃下,9种有机胺类化合物在不同基质中的RSD范围为0.10%~6.35%,稳定性良好。

文章信息
色谱, 2023, 41(9): 799-806
DOI: 10.3724/SP.J.1123.2022.12014
唐泽坤1,2, 万慧慧1,*, 李红2, 陈绍云2,*, 赵金凤1, 孙玉明1, 蔡蕊1, 徐强1, 张华2,*
1.大连理工大学分析测试中心, 辽宁 大连 116024