气相色谱法测定厌氧发酵产氢过程中产生的挥发性脂肪酸-朱灵峰

朱灵峰，张楠，苏彩丽，等．气相色谱法测定厌氧发酵产氢过程中产生的挥发性脂肪酸［J］．江苏农业科学，2012，40(6):296－297．气相色谱法测定厌氧发酵产氢过程中产生的挥发性脂肪酸气相色谱法测定厌氧发酵产氢过程中产生的挥发性脂肪酸朱灵峰，张楠，苏彩丽，程萌，陈桂霞，王燕(华北水利水电学院环境与市政工程学院，河南郑州450011)摘要:挥发性脂肪酸(VFA)是厌氧发酵过程中重要的控制指标，采用DB－WAX石英毛细管柱，以FID作为检测器，采用程序升温确定最佳色谱条件，准确地完成厌氧发酵液样品挥发性脂肪酸的测定，其中乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的含量分别为54．148、434．942、75．562、585．280、22．440mg/L。关键词:气相色谱法;程序升温;挥发性脂肪酸中图分类号:X132文献标志码:A文章编号:1002－1302(2012)06－0296－02收稿日期:2011－12－05基金项目:河南省科技攻关项目(编号:082102140015)。作者简介:朱灵峰(1958—)，男，博士，教授，从事环境污染控制技术研究。E－mail:zhulingfeng@ncwu．edu．cn。挥发性脂肪酸(VFA)是厌氧发酵过程中重要的中间产物［1－2］，主要包括乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸，有时还会出现乳酸、异丁酸、丁醇。检测其组成和含量可适时反映厌氧反应运行的稳定性［3］。目前测定挥发性脂肪酸(VFA)的方法有比色法、纸色谱法、柱色谱法、滴定法及气相色谱法。比色法只能测单一酸，不能测混合酸;纸色谱法和柱色谱法试剂用量大，准确度低，重现性差［4］;滴定法分析速度慢，步骤繁琐，容易产生误差，且只能测定反应器的混合酸。目前常用的测定方法为气相色谱法，刘艳玲等在程序升温和恒温2种色谱条件下及样品的酸化预处理与否对VFA的检测效果进行了比较研究，结果表明，程序升温条件下样品分离效果好，误差低，而且酸化预处理是用气相色谱法测定挥发性脂肪酸(VFA)的必需过程［5］。陈庆今等用GDX－401极性填料作为固定相，采用氢火焰检测器，测定不同pH值对结果的影响，结果表明，pH增大时，相应的误差增大［6］。张浩勤等恒温条件下采用国产有机担体402色谱柱对经过甲酸预处理的牛粪厌氧发酵液样品中的VFA进行了测试，回收率为94%～108%，变异系数小于3%［7］。本试验在程序升温条件下，采用DB－WAX石英毛细管柱，以FID作为检测器对经过预处理的厌氧发酵液样品中的挥发性脂肪酸(VFA)进行测定，确定最佳色谱条件。1材料与方法1．1仪器与试剂色谱仪:日本岛津GC－14C型气相色谱仪;色谱柱:DB－WAX毛细管柱(30m×0．320mm×0．5μm);检测器:FID检测器。试剂:88%的甲酸溶液，乙醇溶液密度为0．791g/mL，乙酸溶液密度为1．0492g/mL，丙酸溶液密度为0．992g/mL，丁酸溶液密度为0．9577g/mL，戊酸溶液密度为0．9394g/mL。1．2色谱条件载气:N2:0．8kPa，柱前压为120kPa左右;H2:60kPa;空气:50kPa;进样口(汽化室)温度:220℃，氢焰室温度:250℃，柱温:50～250℃，采取程序升温，初始温度为50℃，初始时间为5min，以10℃/min速率升温至200℃，停留1min，再以10℃/min速率升温至250℃，停留0min;进样量为0．3μL。1．3样品预处理为了抑制微生物的生长以及保持待测挥发性脂肪酸的分子形态，必须酸化待测样品，常用酸化剂为6mol/L的H2SO4溶液、磷酸溶液及甲酸溶液，为了保护色谱柱，本试验选择甲酸作为酸化剂。准确移取1mL经过4000r/min离心5min后的待测液，用3%的甲酸溶液酸化至pH值为2～3，取上清液测定。1．4方法用乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸(色谱纯)单质样品，配制适宜的定量浓度，测定各个组分保留时间;配制乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的系列标准溶液分别测定，并绘出各组分的标准曲线;配制含有乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的混合标准溶液，测定各组分的出峰顺序，编制峰鉴定表。本试验采用外标法测定样品中各种未知醇和酸的浓度。2结果与分析2．1定性分析图1为混合标准溶液的分析结果以及乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的保留时间，其保留时间分别为1．359、9．543、10.703、11．933、13．279min。各组分的保留时间相差大，说明在选择的测定条件下可以取得良好的分离效果。2．2定量分析2．2．1各组分标准曲线分别用乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸系列标准溶液的浓度以及标准溶液色谱图峰面积绘制各组分标准曲线。结果表明，各组分浓度(X)和色谱峰面积(Y)之间具有较好的线性关系，乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的线性拟合方程分别为:Y=0．00655X+2