環(huán)氧乙烷—二氧化碳混合氣中環(huán)氧乙烷含量的分析

趙世興，閆學藝，任 越

(中昊光明化工研究設計院有限公司，遼寧大連 116031)

環(huán)氧乙烷是廣譜、高效的氣體殺菌消毒劑。對消毒物品的穿透力強，可達到物品深部，可以殺滅多種病原微生物，包括細菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌。氣體和液體均有較強殺微生物作用，以氣體作用強，故多用其氣體。在醫(yī)學消毒和工業(yè)滅菌上用途廣泛。常用于電子儀器、光學儀器、醫(yī)療器械、書籍、文件、皮毛、棉、化纖、塑料制品、木制品、陶瓷及金屬制品、內鏡、透析器和一次性使用的診療用品等。

由于環(huán)氧乙烷易爆易燃，在空氣中濃度超過3%可引起燃燒爆炸。因此一般使用CO2稀釋劑，防止燃燒爆炸，其制劑是10% ～30%的環(huán)氧乙烷與90%～70%的CO2混合而成。消毒效果與消毒時間、溫度、濕度、污染微生物類型和數量及環(huán)氧乙烷在消毒容器中的含量有關，溫度升高也可增強殺菌作用。因此產品中環(huán)氧乙烷的濃度對使用者確定消毒條件就尤為重要。

為防止氣瓶內壁對環(huán)氧乙烷的吸附，使用8 L鋁合金氣瓶進行制備，并對其內表面進行拋光和預飽和處理。下面就分析方法進行探討。

1 環(huán)氧乙烷—二氧化碳混合氣的制備與定量分析

1.1 原料

1.2 環(huán)氧乙烷—二氧化碳混合氣的濃度

表1 化學組分Table 1 Chemical composition

選取濃度為10%，20%，30%的環(huán)氧乙烷－二氧化碳混合氣進行制備并分析，具體組分見表1。

1.3 化學成分檢驗

1.3.1 混合氣中環(huán)氧乙烷含量的分析

測量方法:采用氣相色譜法測定;儀器:中昊光明化工研究設計院有限公司生產的痕量氣體分析儀GAS-D02。

1.3.2 測定條件

表2 常見氣體導熱系數Table 2 Common gas heat conduction coefficient

檢測器:熱導檢測器;檢測器溫度:120℃;色譜柱溫度:100℃;橋流:85mA;載氣:高純氫(≥99.999%)，載氣流速:45 mL/min;色譜柱:長2 m，內徑3 mm不銹鋼管，內填GDX105(60～80目);進樣體積:六通閥定體積進樣(mL)，進樣量0.2 mL;定量方式:外標法。

實驗證明，使用高純氫氣(≥99.999%)做載氣，在柱溫100℃，檢測器溫度120℃，進樣量0.2 mL條件下，可實現環(huán)氧乙烷和二氧化碳的分離，出峰效果良好，且能達到較高的靈敏度。各種常見氣體導熱系數見表2。

根據經驗和查閱資料可知，硫化銅礦物的常用捕收劑為丁基黃藥、Z200、丁銨黑藥等，因此在磨礦細度為-0.074 mm含量80%的條件下，采用上述捕收劑及其相應組合(按一定質量比)對礦石進行浮選試驗，考查不同捕收劑對試驗指標的影響，其中捕收劑總用量均為150 g/t， 2#油用量為30 g/t，試驗結果如表3。

1.4 測量步驟

用8 L鋁合金鋼瓶做樣品氣瓶，為防止環(huán)氧乙烷液化，室溫應控制在20℃以上(環(huán)氧乙烷沸點為10.5℃)，必要時可以對樣品瓶進行加熱。

計算:采用峰面積定量法，環(huán)氧乙烷的含量按下式計算

式中，C為樣品中環(huán)氧乙烷濃度，%(m/m);C0為純環(huán)氧乙烷濃度，%(m/m);A0為純環(huán)氧乙烷峰面積;A為樣品中環(huán)氧乙烷峰面積。

1.5 分析數據采集

我們每個濃度制備3瓶進行分析，分析數據見表3。

表3 分析數據Table 3 Analysis numerical value

從表3可以看出測量值與配制值的偏差≤±1%，說明用熱導檢測器分析方法定值是準確、可靠的。

2 分析方法的不確定度評定

1.對公式(1)求方差及用偏導數求靈敏度，得

2.不確定度的種類:1)純環(huán)氧乙烷濃度C0的相對標準不確定度;2)純環(huán)氧乙烷峰面積A0的相對標準不確定度;3)被測樣品環(huán)氧乙烷的峰面積A的相對標準不確定度;4)進樣器體積的相對標準不確定度urel(V);5)溫度的相對標準不確定度urel(T)。

3.各分量不確定度分析和計算:

1)純環(huán)氧乙烷濃度C0的相對標準不確定度urel(C0)

純環(huán)氧乙烷的濃度為99.98%，擴展不確定度為 urel=(1－99.98%)/1×100%=0.02%

2)純環(huán)氧乙烷峰面積的相對標準不確定度urel(A0)

純環(huán)氧乙烷峰面積的誤差主要由人員操作的重復性、進樣的重復性、色譜數據處理系統(tǒng)積分面積的重復性等因素引入，可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類方法進行評定。

測量時，待基線穩(wěn)定后，用清潔后的進樣針準確量取400μL純環(huán)氧乙烷氣體注入色譜儀中，進樣5次，準確記錄純環(huán)氧乙烷峰面積A0。如表4所示。

表4 純環(huán)氧乙烷峰面積值Table 4 Oxirane Peak area Numerical

由此可得純環(huán)氧乙烷峰面積的平均值:

按貝塞爾公式計算單次試驗標準偏差:

日常測量中，在重復條件下連續(xù)測量3次:

3)樣品氣中環(huán)氧乙烷峰面積A的相對標準不確定度urel(A)

被測氣體峰面積的誤差主要由操作人員操作的重復性、進樣的重復性、色譜數據處理系統(tǒng)積分面積的重復性等因素引入，可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類方法進行評定。

用清潔后的進樣針準確量取40μL被測氣體注入氣相色譜儀中，進樣5次，準確記錄被測氣環(huán)氧乙烷峰面積A。我們以濃度為10%、20%、30%的樣品氣為例進行說明，如表5所示。

表5 混合氣中環(huán)氧乙烷峰面積值Table 5 Oxirane peak area numerical ofmixed gas

由表5可知樣品中環(huán)氧乙烷的峰面積對分析結果的不確定度影響＜2%。

4.進樣體積相對不確定度urel(V)

由于已知濃度和未知濃度的氣體底氣是氫氣，檢測氣體的體積很小，測量時候使用的是同一臺機器分別進樣，所以進樣體積的不確定度對純氣和被測樣品氣體的環(huán)氧乙烷峰面積影響是相同的，因此進樣體積對被測氣體濃度的影響可忽略不計。

5.溫度的相對不確定度urel(T)

由于實驗室溫度變化不大，由溫度引起的不確定度可以忽略不計。

6.環(huán)氧乙烷定制的合成標準不確定度

對樣品氣環(huán)氧乙烷峰面積的不確定度影響取最大值2%，則

3 結論

通過以上分析數據表明:此方法分析條件正確、定值準確。該方法測量的相對不確定度小于5%，滿足分析要求。使用氣相色譜法分析環(huán)氧乙烷—二氧化碳熏蒸劑中環(huán)氧乙烷含量，可應用于日常生產中，使得對產品質量的控制達到理想的效果。

［1］GB/T 5274—2008 氣體分析—校準用混合氣體的制備一稱量法［S］.

［2］GB/T 13098—2006 工業(yè)用環(huán)氧乙烷［S］.

［3］GB 10621—2006 食品添加劑 液體二氧化碳［S］.

［4］中國工業(yè)氣體協(xié)會.中國工業(yè)氣體大全［G］.大連:大連理工大學，2008.

［5］GJB 3756—1999測量不確定度的表示及評定［S］.