应用顶空气相色谱法检测预水解液中的有机酸和糠醛

发布时间：2017-09-07 12:20

  本文关键词：应用顶空气相色谱法检测预水解液中的有机酸和糠醛

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【摘要】：传统制浆技术结合生物质精炼技术的概念,是在制浆前对生物质原料进行预水解,抽提出部分半纤维素,水解后的植物纤维仍可继续用于后续制浆造纸工段。在预处理过程中,会生成甲酸、乙酸、糠醛等降解产物,这些物质不仅会影响后续纸浆的性能,而且会对乙醇生产中的发酵过程有强烈的抑制作用。并且有机酸的生成与植物纤维中木素和碳水化合物的溶出有密切关系。因此,如何快捷准确的检测甲酸、乙酸和糠醛的含量,对生物质利用平台的建设具有重要意义本文以杨木、麦草为原料,对其分别进行稀酸预处理和自水解预处理,采用顶空气相色谱法对预水解液中有机酸(甲酸、乙酸)和糠醛进行检测分析。对于甲酸和乙酸的检测运用顶空—气相色谱(HS-GC)技术,先在顶空进样器的恒温箱内进行瓶内衍生化处理,生成对应的酯类,然后进行GC分离分析。为了得到满意的检测效果,对酯化剂、顶空平衡条件和GC分析条件进行优化实验。对于糠醛的检测运用顶空—固相微萃取—气相色谱(HS-SPME-GC)技术,为了得到好的萃取和解吸效果,分别用正交实验法选出对萃取和解吸影响较大的条件,然后进行单因素优化。分别对新建立的两个方法进行方法学评价,主要对线性关系、准确度、精密度、重现性和回收率进行实验验证。最后与HPLC方法对比验证方法的适用性。研究结果表明,使用HS-GC法检测甲酸乙酸时,采用NaHSO_4+C_2H_5OH做酯化剂时,酯化效果最好,当样品量为2.5 g时,NaHSO_4的最佳用量为3.5 g。顶空最佳平衡温度和时间分别为80 ℃和30 min。HS-GC方法具有良好的线性关系(R~20.9991)和准确度(δ6.89)。甲酸和乙酸的重现性RSD1.32%,重复性RSD0.87%,LOQ分别为2.02 mg/L和2.38 mg/L,加标回收率都在97.1%～103.1%。使用HS-SPME-GC检测糠醛时,最佳萃取温度和时间分别为50 ℃和40 min。方法的线性相关系数R20.9991重复性RSD3.63%,再现性RSD1.13%,LOQ为22.3 μg/L,回收率在98.1%～103.0%。使用新建立的方法与HPLC方法检测多种预水解液样品,发现无论是HS-GC方法测酸,还是HS-SPME-GC测糠醛,定量限都比HPLC低,并且分离效果也更好。验证实验结果表明,所建立的新方法具有高灵敏度、高选择性和较广的适用性。
【关键词】：顶空气相色谱 固相微萃取 甲酸 乙酸 糠醛
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.71;TS74
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-23
• 1.1 生物质精炼9-11
• 1.1.1 生物质精炼的提出与研究现状9-11
• 1.2 生物质的预处理11-12
• 1.2.1 生物质的水解预处理研究现状11-12
• 1.3 预水解液中有机酸和糠醛的研究进展12-13
• 1.4 气相色谱概述13-19
• 1.4.1 顶空气相色谱概述14-15
• 1.4.2 影响HS-GC分析的因素15-17
• 1.4.3 顶空-固相微萃取-气相色谱概述17-18
• 1.4.4 影响顶空固相微萃取—气相色谱分析的因素18-19
• 1.5 目前有机酸的检测方法19-21
• 1.5.1 传统滴定法19
• 1.5.2 高效液相色谱法19-20
• 1.5.3 离子色谱法20
• 1.5.4 核磁共振波谱法20-21
• 1.6 目前糠醛的检测方法21
• 1.7 本论文的研究内容、目的及意义21-23
• 1.7.1 本论文的主要研究内容21-22
• 1.7.2 研究目的及意义22-23
• 2 材料与方法23-31
• 2.1 实验材料23-25
• 2.1.1 实验原料23
• 2.1.2 实验药品23-24
• 2.1.3 实验仪器24-25
• 2.2 实验流程25
• 2.3 实验方法25-26
• 2.3.1 原料的预水解处理25-26
• 2.3.2 样品的前处理26
• 2.3.3 标准溶液的制备和储存26
• 2.4 应用HS-GC检测水解液甲酸乙酸方法的建立26-28
• 2.4.1 瓶中衍生化反应26-27
• 2.4.2 顶空条件优化和设置27-28
• 2.4.3 气相色谱条件的优化和设置28
• 2.4.4 甲酸乙酸定量方法的确定28
• 2.5 应用HS-SPEM-GC检测水解液糠醛方法的建立28-30
• 2.5.1 固相微萃取纤维头的老化和选择28
• 2.5.2 萃取条件的优化28-29
• 2.5.3 解吸条件的优化29
• 2.5.4 糠醛HS-SPME-GC的定性时间29
• 2.5.5 SPME定量糠醛的校正方法29-30
• 2.6 对新建立方法进行方法学验证30
• 2.7 使用HPLC检测预水解液中的甲酸乙酸和糠醛30-31
• 3 结果与讨论31-53
• 3.1 建立应用HS-GC检测水解液甲酸乙酸的方法31-42
• 3.1.1 甲酸和乙酸的瓶内衍生化反应31-33
• 3.1.2 顶空参数的优化33-34
• 3.1.3 气相色谱参数的优化34-37
• 3.1.4 甲酸乙酸的定性与定量37-39
• 3.1.5 HS-GC的方法学验证39-41
• 3.1.6 HS-GC的方法的适用性41-42
• 3.2 建立应用HS-SPEM-GC检测水解液糠醛的方法42-53
• 3.2.1 SPEM涂层的选型42-43
• 3.2.2 色谱柱的选型43-44
• 3.2.3 萃取条件的优化44-47
• 3.2.4 解吸条件的优化47-48
• 3.2.5 糠醛的定性与定量48-50
• 3.2.6 HS-SPME-GC的方法学验证50-51
• 3.2.7 HS-SPME-GC方法的适用性51-53
• 4 结论53-55
• 4.1 本论文的主要结论53-54
• 4.1.1 HS-GC检测甲酸和乙酸的主要结论53
• 4.1.2 HS-SPME-GC检测糠醛的主要结论53-54
• 4.2 本论文创新点54-55
• 5 展望55-56
• 6 参考文献56-63
• 7 攻读硕士学位论文期间发表论文情况63-64
• 8 致谢64

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