高效液相色譜法測(cè)定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量

張德謹(jǐn),方娟娟，金長捷，范夢(mèng)迪，謝 永，史洪偉

宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，宿州，234000

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化石能源需求不斷增加，能源短缺問題逐漸凸顯，能源問題已經(jīng)成為制約社會(huì)發(fā)展的主要因素[1-2]。與此同時(shí)，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求逐漸提高。因此，很多國家都加入了開發(fā)可再生資源的行列，積極發(fā)展能源多樣化。從1990年開始，可替代石化柴油的生物柴油得到了迅速發(fā)展，許多國家對(duì)它的可再生性和環(huán)保性給予了高度關(guān)注[3-4]。我國作為一個(gè)發(fā)展中國家，石化資源匱乏，有著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，生物柴油的開發(fā)和利用對(duì)我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和保護(hù)自然環(huán)境具有重要的意義。

生物柴油是以各種油脂為原料(如動(dòng)植物油脂、地溝油等)與低碳醇(如甲醇或乙醇等)經(jīng)酯化反應(yīng)等一系列處理而制成的一種高級(jí)脂肪酸低碳烷基酯[5]。生物柴油與石化柴油相比，具有環(huán)境污染小、燃燒性能好、閃點(diǎn)高以及原料可再生等諸多優(yōu)點(diǎn)[6-7]。國內(nèi)對(duì)生物柴油的定量分析方法大多采用氣相色譜法，而關(guān)于高效液相色譜法測(cè)定生物柴油含量的報(bào)道相對(duì)較少[8-9]。與氣相色譜相比，高效液相色譜不受樣品揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的限制，因此，本文采用高效液相色譜法測(cè)定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯的含量，以期能夠?yàn)橛衩子突锊裼偷陌l(fā)展與資源化利用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

LC-20AT型高效液相色譜儀(日本島津公司)；KQ5200型超聲波清洗器(合肥金尼克機(jī)械制造有限公司)；FA-1104型電子天平(上海越平科學(xué)儀器有限公司)；MCR-3型微波反應(yīng)器(上海標(biāo)和儀器有限公司)；GM-0.5B型隔膜泵(天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

玉米油(金龍魚食用油有限公司)；硬脂酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99%，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；甲醇為色譜純，其余試劑均為分析純。

1.2 液相條件

色譜柱為C18柱(4.6×250 mm ，5 μm)，等濃度洗脫，流動(dòng)相為甲醇-水體系(體積比為9∶1)，流速為1 mL/min，紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長為245 nm，柱溫為30 ℃，進(jìn)樣量為10 μL。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

準(zhǔn)確稱取硬脂酸甲酯0.014 9 g 于10 mL容量瓶中，用甲醇-水體系(體積比9∶1)的混合溶液定容至刻度，得到濃度為5×10-3mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，取一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別稀釋至濃度為4×10-3、3×10-3、2×10-3和1×10-3mol·L-1。測(cè)定不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液在液相分析條件下對(duì)應(yīng)的峰面積，以溶液濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程為Y=54 371.6X-241.2，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 6，表明在該濃度范圍內(nèi)線性相關(guān)性良好。

1.4 玉米油基生物柴油樣品制備

玉米油與甲醇酯交換反應(yīng)制備生物柴油參照文獻(xiàn)[10]，以15 % KOH甲醇溶液作為催化劑，在溫度為60 ℃、玉米油∶甲醇(體積比)為1∶12的條件下反應(yīng)1 h，得到玉米油基生物柴油粗品，經(jīng)微孔濾膜過濾后作為待測(cè)樣品備用。

1.5 方法評(píng)價(jià)

1.5.1 精密度實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確移取10 μL硬脂酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液，在設(shè)定的液相條件下連續(xù)進(jìn)樣5次，測(cè)定硬脂酸甲酯的峰面積，考察該檢測(cè)方法的精密度。

1.5.2 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

按照1.4的方法制備5份玉米油基生物柴油樣品，在設(shè)定的液相條件下測(cè)定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量，對(duì)該檢測(cè)方法的重復(fù)性結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.5.3 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

將玉米油基生物柴油樣品放在室溫下保存，分別在擱置時(shí)間為0，1，2，3，4，5小時(shí)時(shí)測(cè)定樣品溶液中硬脂酸甲酯含量，考察該檢測(cè)方法的穩(wěn)定性。

1.5.4 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

為了考察本方法測(cè)定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量的準(zhǔn)確性，在已知生物柴油中硬脂酸甲酯含量的樣品中加入不同濃度的硬脂酸甲酯組成新的樣品，對(duì)樣品進(jìn)行處理后，測(cè)定新樣品中硬脂酸甲酯濃度，并計(jì)算加標(biāo)回收率，計(jì)算公式[11]：

P=(c2-c1)/c3×100%

式中，P為加標(biāo)回收率，c1為試樣濃度，c2為加標(biāo)后試樣濃度，即加標(biāo)后試樣測(cè)定值，c3為加標(biāo)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 定性分析結(jié)果

硬脂酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液的高效液相色譜圖見圖1，生物柴油的高效液相色譜圖見圖2。由圖1可知，在當(dāng)前的液相條件下，硬脂酸甲酯的保留時(shí)間為3.692 min，對(duì)比圖2可知，在當(dāng)前液相條件下，玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯與標(biāo)準(zhǔn)品出峰時(shí)間一致，分離較好，無雜質(zhì)峰影響。

圖1 硬脂酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液的高效液相色譜圖

圖2 玉米油基生物柴油的高效液相色譜圖

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)

精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。通過表1可知，精密度實(shí)驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為2.90%，表明該檢測(cè)方法精密度較好。

表1 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。通過表2可知，該檢測(cè)方法重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)較好。

表2 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。通過表3可知，穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.92%，表明該檢測(cè)方法穩(wěn)定性較好。

表3 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證該方法檢測(cè)玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯的準(zhǔn)確性， 在樣品溶液中加入硬脂酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品后，計(jì)算回收率，其結(jié)果見表4。由表4可知，平均回收率為99.37%，RSD為2.99%，表明回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果較準(zhǔn)確，本方法可行。

表4 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.6 玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量測(cè)定

按照方法1.4制備玉米油基生物柴油樣品溶液，在設(shè)定的液相條件下分析樣品溶液中硬脂酸甲酯的含量，經(jīng)過三組平行實(shí)驗(yàn)，得到樣品溶液中硬脂酸甲酯的濃度為2.46×10-3mol·L-1。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)建立了高效液相色譜法測(cè)定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量的方法，硬脂酸甲酯的線性方程為Y=54 371.6X-241.2，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 6。通過精密度實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)以及加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)對(duì)該檢測(cè)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，該檢測(cè)方法具有較高的精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性，具有較高的回收率。在流動(dòng)相為甲醇-水體系(體積比為9∶1)、流速為1 mL/min、檢測(cè)波長為245 nm、柱溫為30 ℃、進(jìn)樣量10 μL的液相條件下分析樣品溶液中硬脂酸甲酯含量，得到其濃度為2.46×10-3mol·L-1。