专利名称：一种溶液中有机酸的定量分析方法
技术领域：
本发明涉及ー种溶液中物质的定量分析方法，具体涉及ー种溶液中有机酸的定量分析方法。
背景技术：
自然环境水体中由于微生物的代谢作用通常都含有少量或微量的有机酸。有机酸类型含量及其变化对于分析微生物的代谢活性、环境污染防治具有重要意义。例如，油藏中的微生物可以代谢原油产生长链有机酸(难挥发有机酸)，长链有机酸进ー步生物降解产生短链有机酸(易挥发有机酸)，油藏产出液中微生物代谢产物、含量及组成变化可以反映代谢微生物的活性。以此为指示，通过油藏中有机酸的含量及其变化对油藏中微生物的活性及其利用油藏烃的潜能进行分析判断，为油藏微生物资源的利用、活性的调控提供可靠的数据技术支持。有机酸根据其挥发性可分为易挥发性有机酸和难挥发性有机酸，易挥发性有机酸主要是小分子一元酸，如甲、こ、丙、丁酸及其异构体等。难挥发性有机酸主要是ニ、三元有机酸及长链酸。在现有技术中，有机酸可以采用气相色谱直接进样分析測定，但存在检测灵敏度低的缺陷。为了提高检测灵敏度，现有技术对有机酸甲酯化后进行GC或GC-MS分析，但是，甲酯化产物，尤其对于小分子酸而言，由于沸点较低(如甲酸甲酷、こ酸甲酷、丙酸甲酯的沸点分别为32. 0,57. 8,79. 8°C)、易挥发，因此分析过程中容易造成损失；此外，在GC-MS分析中，甲酯化产物色谱响应值较低，导致定性分析困难，同时，影响了定量分析检测灵敏度。有机酸检测方面，现有技术还采用将有机酸硅烷化结合GC-MS法进行分析測定，该法虽然灵敏度较高，但是硅烷化试剂成本很高，难于推广应用。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种检测灵敏度高、成本低的定量分析溶液中有机酸的方法。本发明的技术方案是，ー种溶液中有机酸的定量分析方法，所述分析方法包括以下步骤(I)调整待测溶液pH值至疒10 ；⑵将待测溶液干燥至固体干燥物析出；(3)干燥物与过量的含强酸5 20% (v/v)的强酸的丁醇溶液进行酯化反应，或者在干燥物中先加丁醇，再加强酸，强酸占混合后强酸丁醇溶液体积比的5 20% ;(4)反应完全后，測定所得的有机酸丁酯化产物。步骤(3)中5 20% (v/v)是指在强酸的丁醇溶液中，强酸所占的体积比为5-20% ；也可以采用强酸和丁醇分别添加的方式，比例仍同上，先加丁醇，再加强酸。根据本发明的溶液中有机酸的定量分析方法，优选的是，所述调整pH值的物质选自氢氧化钠或氨水中的ー种。调整待测溶液的pH值至7-10也可以采用其他的碱性试剂，氢氧化钠和氨水只是性能较稳定的两种。
根据本发明的溶液中有机酸的定量分析方法，优选的是，所述干燥温度为90-120°C。本发明对干燥温度无特别要求，只要将溶液充分干燥得到固体干燥物即可。将干燥温度控制在90-120°C，可以在提高干燥效率的同时，使干燥物性能更稳定。更优选的是，干燥温度为100-110°C。在一个优选的实施方案中，所述强酸选自硫酸、盐酸、硝酸或对羟基苯磺酸中的一种。本发明主要是利用丁醇和待检测的有机酸发生酯化反应，酸起到催化剂的作用。以上强酸只是常用易得的，也可以采用其他种类的强酸。在一个优选的实施方案中，所述硫酸的丁醇溶液用量为O. 5^1. OmL。加入硫酸丁醇溶液的量远远大于酯化反应的需求量就可以，因实际测量吋，出于测定工作的便利，待测溶液取样体积一般不大，而待测溶液中有机酸含量很少，故该用量一般都能满足过量的要求。如，常用的取样体积为l_20ml，硫酸的丁醇溶液用量为O. 5^1. OmL可以充分满足过量的要求；或者，为了分析工作便利，将有机酸溶液取样体积定为1-lOml，硫酸的丁醇溶液用量为
O.5^1. OmL更是可以充分满足过量的要求。根据本发明的溶液中有机酸的定量分析方法，优选的是，所述酯化反应在70 95°C下进行；所述反应时间为O. 5 2. Oh。此处O. 5 2. Oh是经过大量实验检测确定的，与完全反应相比，如果反应不完全，获得的酯化产物色谱响应小。色谱响应达到最大时认为反应是完全的。优选的是，所述有机酸丁酯化产物采用有机溶剂萃取后再采用GC-MS測定。萃取后測定可以减少水和酸直接进入GC-MS检测系统对仪器的损伤。更进一歩地，所述有机酸丁酯化产物先加适量水，然后采用有机溶剂萃取后再用GC-MS測定。先加适量水，可以使不溶物分离出来，则用有机溶剂萃取的步骤就更方便。优选的是，水的用量可以控制在有机酸丁酯化产物体积的2-4倍，即基本为强酸丁醇溶液加入体积的2-4倍。更进一歩地，所述有机溶剂为正己烷或正十二烷；难挥发有机酸的丁酯化产物采用正己烷萃�。灰谆臃⒂谢岬亩□セ锊捎谜檩腿�。由于待测有机酸溶液可能为难挥发有机酸和易挥发有机酸的混合溶液，所以在丁酯化反应结束后，对同样的样品分成两组，分别用正己烷和正十二烷萃�。直鸩舛ê笤偌扑�。所述易挥发有机酸为Cy的一元酸。包括甲、こ、丙、丁酸及其异构体。所述难挥发有机酸为ニ、三元有机酸及长链酸。长链酸一般指碳链长度大于6的有机酸。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果I.有机酸丁醇酯化的产物相对于甲醇酯化产物，沸点高，不易挥发，可以有效減少样品损失。2.在进行GC-MS分析时，有机酸丁醇酯化产物的响应值大大高于甲醇酯化的产物,在GC-MS色谱图中，峰型较好；质谱与标准谱库比较时相似度较高,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)与固定量的こ酸进行酯化反应，得到的不同酯化产物进行GC-MS分析，气相色谱检测器响应值对比结果(附图I)。分析表明，随着醇碳数増加，酯化产物的响应值随之増大，こ酸丁酯的色谱响应值(峰面积、峰高)是こ酸甲酷的色谱响应值的85倍。
图I是こ酸与不同醇的酯化产物气相色谱检测器响应值对比图。图2是易挥发性有机酸丁酯化产物气相色谱图。图3是难挥发性有机酸丁酯化产物气相色谱图。
具体实施方式
实施例I取样品3. OmL，置于比色管中，用NaOH调pH=7，105° C烘干，冷却后加入20%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 5mL，放入70° C水浴中，反应O. 5h。反应结束后，向比色管中加去离子水2. OmL，充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烷
1.OmL，充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。正十二烷萃取物GC-MS分析结果见附图2，正己烷萃取物GC-MS分析结果见附图3。根据有机酸丁酯浓度与色谱响应面积建立的标准曲线，获得有机酸丁酯物质量，由此，计算出原3. OmL样品中有机酸浓度。本样品中有机酸浓度测定结果如下易挥发有机酸こ酸368.8mg/L 丙酸77. 5mg/L异丁酸4.2mg/L 丁酸30. 4mg/L3-甲基丁酸20. 5mg/L难挥发有机酸こニ酸31.4mg/L戊ニ酸24. 5mg/L苯丙酸10.2mg/L十六酸7. 2mg/L实施例2取样品5. OmL，置于比色管中，用氨水调pH=8，105° C烘干，冷却后加入10%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入90° C水浴中，反应I. Oh。反应结束后，向比色管中加去离子水
2.OmL，充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烷
1.OmL，充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。实施例3取样品10. OmL，置于比色管中，用氨水调pH=10，105° C烘干，冷却后加入5%(v/v)硫酸丁醇溶液I. OmL，放入95° C水浴中，反应2. Oh。反应结束后，向比色管中加去离子水
2.OmL，充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烷
I.OmL，充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。实施例4取样品10. OmL，置于比色管中，用氨水调pH=10，110° C烘干，冷却后加入12%(v/V)硫酸丁醇溶液I. OmL，放入85° C水浴中，反应2.0h。反应结束后，向比色管中加去离子水2. OmL,充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烷I. OmL，充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。实施例5取样品8.0mL，置于比色管中，用氢氧化钠调pH=9，115° C烘干，冷却后加入18%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入80° C水浴中，反应I. 5h。反应结束后，向比色管中加去离子水2. OmL，充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烧I. OmL,充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烧I. OmL,充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。实施例6取样品8.0mL，置于比色管中，用氢氧化钠调pH=9，100° C烘干，冷却后加入10%(v/v)硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入70° C水浴中，反应I. 5h。反应结束后，向比色管中加去离子水3. OmL,充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烧I. OmL,充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烧I. OmL,充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。实施例7取样品l.OmL，置于比色管中，用氢氧化钠调pH=9.5，100° C烘干，冷却后加入5%(v/v)硫酸丁醇溶液2mL，放入70° C水浴中，反应I. 5h。反应结束后，向比色管中加去离子水4. OmL，充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烷I. OmL，充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。实施例8取样品6. OmL,置于比色管中，用氨水调pH=9，108° C烘干，冷却后加入8%(v/v) 硫酸丁醇溶液O. 8mL，放入80° C水浴中，反应I. 5h。反应结束后，向比色管中加去离子水
4.OmL，充分振荡后将比色管中的液体均匀分装到两个比色管中。一支比色管加入正十二烷
I.OmL，充分振荡后静置；另一支比色管加入正己烷I. OmL，充分振荡后静置。将上层有机溶液吸出，置于GC-MS进样瓶中，分别GC-MS分析測定。本发明建立了将有机酸采用丁醇酯化再结合GC-MS进行分析的測定方法，有机酸丁酯的沸点明显高于有机酸甲酯(如甲酸丁酷、こ酸丁酷、丙酸丁酯的沸点分别为106.8、126. I、145. 5°C)，色谱响应值大大提高，因此，克服了现有技术中的缺点，检测灵敏度提高了 80倍以上，大大提高了分析准确性。
权利要求
1.ー种溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于所述分析方法包括以下步骤 (I)调整待测溶液PH值至疒10 ;(2)将待测溶液干燥至固体干燥物析出；(3)干燥物与过量的含强酸5 20% (v/v)的强酸的丁醇溶液进行酯化反应，或者在干燥物中先加丁醇，再加强酸，强酸占混合后强酸丁醇溶液体积比的5 20% ； (4)反应完全后，測定所得的有机酸丁酯化产物。
2.根据权利要求I所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述调整PH值的物质选自氢氧化钠或氨水中的ー种。
3.根据权利要求I所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述干燥温度为 90-120°C。
4.根据权利要求I所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述强酸选自硫酸、盐酸、硝酸或对羟基苯磺酸中的ー种。
5.根据权利要求I所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述硫酸的丁醇溶液用量为O. 5 1.0mL。
6.根据权利要求I所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述酯化反应在70 95°C下进行；所述反应时间为O. 5 2. Oh。
7.根据权利要求I所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述有机酸丁酯化产物采用有机溶剂萃取后再采用GC-MS測定。
8.根据权利要求7所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在干，所述有机酸丁酯化产物先加适量水，然后采用有机溶剂萃取后再用GC-MS測定。
9.根据权利要求7所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述有机溶剂为正己烷或正十二烷；难挥发有机酸的丁酯化产物采用正己烷萃取；易挥发有机酸的丁酯化产物采用正十二烷萃取。
10.根据权利要求9所述的溶液中有机酸的定量分析方法，其特征在于，所述易挥发有机酸为Cy的一元酸；所述难挥发有机酸为ニ、三元有机酸及长链酸。
全文摘要
本发明公开了一种溶液中有机酸的定量分析方法，所述分析方法包括以下步骤(1)调整待测溶液pH值至7~10；(2)将待测溶液干燥至固体干燥物析出；(3)干燥物与过量的含强酸5~20%(v/v)的强酸的丁醇溶液进行酯化反应，或者在干燥物中先加丁醇，再加强酸，强酸占混合后强酸丁醇溶液体积比的5~20%；(4)反应完全后，测定所得的有机酸丁酯化产物。本发明建立了将有机酸采用丁醇酯化再结合GC-MS进行分析的测定方法，有机酸丁酯的沸点明显高于有机酸甲酯(如甲酸丁酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯的沸点分别为106.8、126.1、145.5℃)，色谱响应值大大提高，检测灵敏度提高了80倍以上，大大提高了分析准确性。
文档编号G01N30/02GK102680600SQ20121015782
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者刘金峰, 杨世忠, 段若愚, 牟伯中 申请人:华东理工大学
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