專(zhuān)利名稱：一種溶液中有機(jī)酸的定量分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種溶液中物質(zhì)的定量分析方法，具體涉及ー種溶液中有機(jī)酸的定量分析方法。
背景技術(shù)：
自然環(huán)境水體中由于微生物的代謝作用通常都含有少量或微量的有機(jī)酸。有機(jī)酸類(lèi)型含量及其變化對(duì)于分析微生物的代謝活性、環(huán)境污染防治具有重要意義。例如，油藏中的微生物可以代謝原油產(chǎn)生長(zhǎng)鏈有機(jī)酸(難揮發(fā)有機(jī)酸)，長(zhǎng)鏈有機(jī)酸進(jìn)ー步生物降解產(chǎn)生短鏈有機(jī)酸(易揮發(fā)有機(jī)酸)，油藏產(chǎn)出液中微生物代謝產(chǎn)物、含量及組成變化可以反映代謝微生物的活性。以此為指示，通過(guò)油藏中有機(jī)酸的含量及其變化對(duì)油藏中微生物的活性及其利用油藏?zé)N的潛能進(jìn)行分析判斷，為油藏微生物資源的利用、活性的調(diào)控提供可靠的數(shù)據(jù)技術(shù)支持。有機(jī)酸根據(jù)其揮發(fā)性可分為易揮發(fā)性有機(jī)酸和難揮發(fā)性有機(jī)酸，易揮發(fā)性有機(jī)酸主要是小分子一元酸，如甲、こ、丙、丁酸及其異構(gòu)體等。難揮發(fā)性有機(jī)酸主要是ニ、三元有機(jī)酸及長(zhǎng)鏈酸。在現(xiàn)有技術(shù)中，有機(jī)酸可以采用氣相色譜直接進(jìn)樣分析測(cè)定，但存在檢測(cè)靈敏度低的缺陷。為了提高檢測(cè)靈敏度，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)有機(jī)酸甲酯化后進(jìn)行GC或GC-MS分析，但是，甲酯化產(chǎn)物，尤其對(duì)于小分子酸而言，由于沸點(diǎn)較低(如甲酸甲酷、こ酸甲酷、丙酸甲酯的沸點(diǎn)分別為32. 0,57. 8,79. 8°C)、易揮發(fā)，因此分析過(guò)程中容易造成損失；此外，在GC-MS分析中，甲酯化產(chǎn)物色譜響應(yīng)值較低，導(dǎo)致定性分析困難，同時(shí)，影響了定量分析檢測(cè)靈敏度。有機(jī)酸檢測(cè)方面，現(xiàn)有技術(shù)還采用將有機(jī)酸硅烷化結(jié)合GC-MS法進(jìn)行分析測(cè)定，該法雖然靈敏度較高，但是硅烷化試劑成本很高，難于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種檢測(cè)靈敏度高、成本低的定量分析溶液中有機(jī)酸的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，ー種溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，所述分析方法包括以下步驟(I)調(diào)整待測(cè)溶液pH值至疒10 ；⑵將待測(cè)溶液干燥至固體干燥物析出；(3)干燥物與過(guò)量的含強(qiáng)酸5 20% (v/v)的強(qiáng)酸的丁醇溶液進(jìn)行酯化反應(yīng)，或者在干燥物中先加丁醇，再加強(qiáng)酸，強(qiáng)酸占混合后強(qiáng)酸丁醇溶液體積比的5 20% ;(4)反應(yīng)完全后，測(cè)定所得的有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物。步驟(3)中5 20% (v/v)是指在強(qiáng)酸的丁醇溶液中，強(qiáng)酸所占的體積比為5-20% ；也可以采用強(qiáng)酸和丁醇分別添加的方式，比例仍同上，先加丁醇，再加強(qiáng)酸。根據(jù)本發(fā)明的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，優(yōu)選的是，所述調(diào)整pH值的物質(zhì)選自氫氧化鈉或氨水中的ー種。調(diào)整待測(cè)溶液的pH值至7-10也可以采用其他的堿性試劑，氫氧化鈉和氨水只是性能較穩(wěn)定的兩種。
根據(jù)本發(fā)明的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，優(yōu)選的是，所述干燥溫度為90-120°C。本發(fā)明對(duì)干燥溫度無(wú)特別要求，只要將溶液充分干燥得到固體干燥物即可。將干燥溫度控制在90-120°C，可以在提高干燥效率的同時(shí)，使干燥物性能更穩(wěn)定。更優(yōu)選的是，干燥溫度為100-110°C。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述強(qiáng)酸選自硫酸、鹽酸、硝酸或?qū)αu基苯磺酸中的一種。本發(fā)明主要是利用丁醇和待檢測(cè)的有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)，酸起到催化劑的作用。以上強(qiáng)酸只是常用易得的，也可以采用其他種類(lèi)的強(qiáng)酸。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述硫酸的丁醇溶液用量為O. 5^1. OmL。加入硫酸丁醇溶液的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酯化反應(yīng)的需求量就可以，因?qū)嶋H測(cè)量吋，出于測(cè)定工作的便利，待測(cè)溶液取樣體積一般不大，而待測(cè)溶液中有機(jī)酸含量很少，故該用量一般都能滿足過(guò)量的要求。如，常用的取樣體積為l_20ml，硫酸的丁醇溶液用量為O. 5^1. OmL可以充分滿足過(guò)量的要求；或者，為了分析工作便利，將有機(jī)酸溶液取樣體積定為1-lOml，硫酸的丁醇溶液用量為
O.5^1. OmL更是可以充分滿足過(guò)量的要求。根據(jù)本發(fā)明的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，優(yōu)選的是，所述酯化反應(yīng)在70 95°C下進(jìn)行；所述反應(yīng)時(shí)間為O. 5 2. Oh。此處O. 5 2. Oh是經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)檢測(cè)確定的，與完全反應(yīng)相比，如果反應(yīng)不完全，獲得的酯化產(chǎn)物色譜響應(yīng)小。色譜響應(yīng)達(dá)到最大時(shí)認(rèn)為反應(yīng)是完全的。優(yōu)選的是，所述有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物采用有機(jī)溶劑萃取后再采用GC-MS測(cè)定。萃取后測(cè)定可以減少水和酸直接進(jìn)入GC-MS檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)儀器的損傷。更進(jìn)一歩地，所述有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物先加適量水，然后采用有機(jī)溶劑萃取后再用GC-MS測(cè)定。先加適量水，可以使不溶物分離出來(lái)，則用有機(jī)溶劑萃取的步驟就更方便。優(yōu)選的是，水的用量可以控制在有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物體積的2-4倍，即基本為強(qiáng)酸丁醇溶液加入體積的2-4倍。更進(jìn)一歩地，所述有機(jī)溶劑為正己烷或正十二烷；難揮發(fā)有機(jī)酸的丁酯化產(chǎn)物采用正己烷萃??；易揮發(fā)有機(jī)酸的丁酯化產(chǎn)物采用正十二烷萃取。由于待測(cè)有機(jī)酸溶液可能為難揮發(fā)有機(jī)酸和易揮發(fā)有機(jī)酸的混合溶液，所以在丁酯化反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)同樣的樣品分成兩組，分別用正己烷和正十二烷萃取，分別測(cè)定后再計(jì)算。所述易揮發(fā)有機(jī)酸為Cy的一元酸。包括甲、こ、丙、丁酸及其異構(gòu)體。所述難揮發(fā)有機(jī)酸為ニ、三元有機(jī)酸及長(zhǎng)鏈酸。長(zhǎng)鏈酸一般指碳鏈長(zhǎng)度大于6的有機(jī)酸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I.有機(jī)酸丁醇酯化的產(chǎn)物相對(duì)于甲醇酯化產(chǎn)物，沸點(diǎn)高，不易揮發(fā)，可以有效減少樣品損失。2.在進(jìn)行GC-MS分析時(shí)，有機(jī)酸丁醇酯化產(chǎn)物的響應(yīng)值大大高于甲醇酯化的產(chǎn)物,在GC-MS色譜圖中，峰型較好；質(zhì)譜與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)比較時(shí)相似度較高,便于定性和定量分祈。采用不同醇(甲醇、こ醇、丙醇、丁醇；相同用量)與固定量的こ酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到的不同酯化產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析，氣相色譜檢測(cè)器響應(yīng)值對(duì)比結(jié)果(附圖I)。分析表明，隨著醇碳數(shù)増加，酯化產(chǎn)物的響應(yīng)值隨之増大，こ酸丁酯的色譜響應(yīng)值(峰面積、峰高)是こ酸甲酷的色譜響應(yīng)值的85倍。

圖I是こ酸與不同醇的酯化產(chǎn)物氣相色譜檢測(cè)器響應(yīng)值對(duì)比圖。圖2是易揮發(fā)性有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物氣相色譜圖。圖3是難揮發(fā)性有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物氣相色譜圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例I取樣品3. OmL，置于比色管中，用NaOH調(diào)pH=7，105° C烘干，冷卻后加入20%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 5mL，放入70° C水浴中，反應(yīng)O. 5h。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水2. OmL，充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二烷
1.OmL，充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。正十二烷萃取物GC-MS分析結(jié)果見(jiàn)附圖2，正己烷萃取物GC-MS分析結(jié)果見(jiàn)附圖3。根據(jù)有機(jī)酸丁酯濃度與色譜響應(yīng)面積建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得有機(jī)酸丁酯物質(zhì)量，由此，計(jì)算出原3. OmL樣品中有機(jī)酸濃度。本樣品中有機(jī)酸濃度測(cè)定結(jié)果如下易揮發(fā)有機(jī)酸こ酸368.8mg/L 丙酸77. 5mg/L異丁酸4.2mg/L 丁酸30. 4mg/L3-甲基丁酸20. 5mg/L難揮發(fā)有機(jī)酸こニ酸31.4mg/L戊ニ酸24. 5mg/L苯丙酸10.2mg/L十六酸7. 2mg/L實(shí)施例2取樣品5. OmL，置于比色管中，用氨水調(diào)pH=8，105° C烘干，冷卻后加入10%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入90° C水浴中，反應(yīng)I. Oh。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水
2.OmL，充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二烷
1.OmL，充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。實(shí)施例3取樣品10. OmL，置于比色管中，用氨水調(diào)pH=10，105° C烘干，冷卻后加入5%(v/v)硫酸丁醇溶液I. OmL，放入95° C水浴中，反應(yīng)2. Oh。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水
2.OmL，充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二烷
I.OmL，充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。實(shí)施例4取樣品10. OmL，置于比色管中，用氨水調(diào)pH=10，110° C烘干，冷卻后加入12%(v/V)硫酸丁醇溶液I. OmL，放入85° C水浴中，反應(yīng)2.0h。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水2. OmL,充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二烷I. OmL，充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。實(shí)施例5取樣品8.0mL，置于比色管中，用氫氧化鈉調(diào)pH=9，115° C烘干，冷卻后加入18%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入80° C水浴中，反應(yīng)I. 5h。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水2. OmL，充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二燒I. OmL,充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己燒I. OmL,充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。實(shí)施例6取樣品8.0mL，置于比色管中，用氫氧化鈉調(diào)pH=9，100° C烘干，冷卻后加入10%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入70° C水浴中，反應(yīng)I. 5h。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水3. OmL,充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二燒I. OmL,充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己燒I. OmL,充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。實(shí)施例7取樣品l.OmL，置于比色管中，用氫氧化鈉調(diào)pH=9.5，100° C烘干，冷卻后加入5%(v/v)硫酸丁醇溶液2mL，放入70° C水浴中，反應(yīng)I. 5h。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水4. OmL，充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二烷I. OmL，充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。實(shí)施例8取樣品6. OmL,置于比色管中，用氨水調(diào)pH=9，108° C烘干，冷卻后加入8%(v/v) 硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入80° C水浴中，反應(yīng)I. 5h。反應(yīng)結(jié)束后，向比色管中加去離子水
4.OmL，充分振蕩后將比色管中的液體均勻分裝到兩個(gè)比色管中。一支比色管加入正十二烷
I.OmL，充分振蕩后靜置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振蕩后靜置。將上層有機(jī)溶液吸出，置于GC-MS進(jìn)樣瓶中，分別GC-MS分析測(cè)定。本發(fā)明建立了將有機(jī)酸采用丁醇酯化再結(jié)合GC-MS進(jìn)行分析的測(cè)定方法，有機(jī)酸丁酯的沸點(diǎn)明顯高于有機(jī)酸甲酯(如甲酸丁酷、こ酸丁酷、丙酸丁酯的沸點(diǎn)分別為106.8、126. I、145. 5°C)，色譜響應(yīng)值大大提高，因此，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，檢測(cè)靈敏度提高了 80倍以上，大大提高了分析準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求
1.ー種溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于所述分析方法包括以下步驟 (I)調(diào)整待測(cè)溶液PH值至疒10 ;(2)將待測(cè)溶液干燥至固體干燥物析出；(3)干燥物與過(guò)量的含強(qiáng)酸5 20% (v/v)的強(qiáng)酸的丁醇溶液進(jìn)行酯化反應(yīng)，或者在干燥物中先加丁醇，再加強(qiáng)酸，強(qiáng)酸占混合后強(qiáng)酸丁醇溶液體積比的5 20% ； (4)反應(yīng)完全后，測(cè)定所得的有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述調(diào)整PH值的物質(zhì)選自氫氧化鈉或氨水中的ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述干燥溫度為 90-120°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述強(qiáng)酸選自硫酸、鹽酸、硝酸或?qū)αu基苯磺酸中的ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述硫酸的丁醇溶液用量為O. 5 1.0mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述酯化反應(yīng)在70 95°C下進(jìn)行；所述反應(yīng)時(shí)間為O. 5 2. Oh。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物采用有機(jī)溶劑萃取后再采用GC-MS測(cè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在干，所述有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物先加適量水，然后采用有機(jī)溶劑萃取后再用GC-MS測(cè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為正己烷或正十二烷；難揮發(fā)有機(jī)酸的丁酯化產(chǎn)物采用正己烷萃??；易揮發(fā)有機(jī)酸的丁酯化產(chǎn)物采用正十二烷萃取。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，其特征在于，所述易揮發(fā)有機(jī)酸為Cy的一元酸；所述難揮發(fā)有機(jī)酸為ニ、三元有機(jī)酸及長(zhǎng)鏈酸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種溶液中有機(jī)酸的定量分析方法，所述分析方法包括以下步驟(1)調(diào)整待測(cè)溶液pH值至7~10；(2)將待測(cè)溶液干燥至固體干燥物析出；(3)干燥物與過(guò)量的含強(qiáng)酸5~20%(v/v)的強(qiáng)酸的丁醇溶液進(jìn)行酯化反應(yīng)，或者在干燥物中先加丁醇，再加強(qiáng)酸，強(qiáng)酸占混合后強(qiáng)酸丁醇溶液體積比的5~20%；(4)反應(yīng)完全后，測(cè)定所得的有機(jī)酸丁酯化產(chǎn)物。本發(fā)明建立了將有機(jī)酸采用丁醇酯化再結(jié)合GC-MS進(jìn)行分析的測(cè)定方法，有機(jī)酸丁酯的沸點(diǎn)明顯高于有機(jī)酸甲酯(如甲酸丁酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯的沸點(diǎn)分別為106.8、126.1、145.5℃)，色譜響應(yīng)值大大提高，檢測(cè)靈敏度提高了80倍以上，大大提高了分析準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102680600SQ20121015782
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉金峰, 楊世忠, 段若愚, 牟伯中 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)