水和气的混合：用离子液体毛细管柱气相色谱法定量测量水

测定溶剂、酒精饮料和各种消费品（如食品、药品、燃料和石油产品）中的水含量是最常见的化学测试类型之一。许多技术，如重量分析、卡尔费休滴定、近红外光谱、气相色谱（GC）等，已用于水的定量，并取得了良好的结果[1]。然而，这些方法的局限性可能包括检测限高、痕量分析所需的大样本量、副反应、昂贵耗材的使用以及化学废物的产生。Daniel Armstrong教授及其同事之前的工作描述了离子液体GC毛细管柱用于各种溶剂中水分含量的痕量分析[2]。这些色谱柱能够使用非常少量的样品快速定量测定水含量。本文进一步研究了用于GC测定水的离子液体毛细管柱的特性。

多年来，离子液体固定相已在一系列论文中进行了讨论，这些论文描述了在许多不同应用中调节相特性的独特选择性和能力[3,4,5,6,7]。目前，一系列具有不同选择性的三种离子液体毛细管气相色谱柱的特点是能够为水和其他小极性分析物生成尖锐的峰形状。这些色谱柱产生的水峰足够尖锐，可以进行适当的积分和随后的定量。由于离子液体固定相的极性很高，水在色谱上也不会干扰许多其他小的脂肪族和极性分析物的分析。这些色谱柱的三相化学性质以WatercolTM1460、WatercolTM 1900和Watercol TM1910的名称提供。图1显示了每种化学物质的结构。所有三个相的组成表明，阳离子和阴离子的独特组合可用于制备离子液相。WatercolTM1460相是基于三离子鏻的，而WatercolTM 1900和Watercol TM 1910相都是基于指示咪唑啉的，具有不同的侧链基团。这些侧链基团导致选择性差异。所有三相均含有三氟甲基磺酸作为阴离子。每个阶段（1460、1900和1910）的描述性数字表示在100°C等温烘箱温度下测定的水的Kovats保留指数（KRI）值。

选择性比较

为了显示水的尖峰形状，并突出选择性差异，在相同的运行条件下对每个柱上的含水QC试验混合物进行了分析。所得色谱图如图2所示。如图所示，每个色谱柱都能够产生一个水峰，水峰的尖锐程度足以进行适当的整合。Watercol 1460的持水率（峰值2）最低，Watercol1910的持水量最大。相反，在Watercol 1460上，十三烷、正构烷烃（峰1）和萘、芳烃（峰6）的保留率最高，在Water col 1910上最低。

选择性比较2

当水作为注射溶剂时，也显示了选择性的差异。为了证明这一点，在相同的运行条件下，在每个柱上分析了水中的8组分溶剂混合物。图3显示了生成的色谱图。35°C的低初始烘箱温度允许小的极性分析物分为固定相。最终烘箱温度为125°C，确保水从色谱柱中完全洗脱。

水的校准

在Watercol 1460上生成了使用无水乙醇制备的标准溶液的水的5点校准曲线。同时使用了FID和TCD，这使得随后可以使用校准曲线来量化汽油中的水分。浓度范围为0.05%至1%（v/v）。根据水峰值的TCD响应绘制浓度图（作为面积计数）。还分析了空白乙醇样品，用于空白校正每个校准点。结果图如图4所示。r2值0.9961表明在该范围内具有良好的线性。

汽油中有水

燃油中的残留水分是非常不可取的，因为它会降低燃烧热，从而增加发动机应力。它还可以腐蚀燃料系统部件，通过冰晶的形成/成核，使燃料在低温下形成凝胶，并加速微生物菌落的生长，从而堵塞燃料系统。Watercol 1460适用于汽油中水的分析。除了产生尖锐的水峰外，它的选择性还导致水峰的洗脱不受汽油中大多数其他成分的影响。此外，其最高温度为260°C，可及时洗脱最重的汽油成分。

Two identical columns were installed in a single inlet using a 2-hole ferrule. Each column was connected to a separate detector to permit the simultaneous detection of gasoline components as well as water. Triplicate samples of unleaded gasoline were analysed, both “as is” and spiked with water at 0.25% (v/v). Figure 5 shows representative chromatograms. Reproducibility was very good (RSD <5%) for the spiked gasoline replicates. The calibration curve shown in Figure 4 was used for quantitation. The average response factor calculated from each point of the curve had an RSD value of <20%, thus it was used to calculate the amount of water in the gasoline samples. The average concentration found in the unspiked gasoline replicates was subsequently subtracted from the average concentration measured in the spiked replicates. The blank corrected method accuracy was determined to be 79% at the spike level used.

模糊风味

龙舌兰酒中的酒精

杂醇是发酵过程的副产品。其中四种（正丙醇、异丁醇、活性戊醇和异戊醇）对酒精饮料制造商来说很重要，因为它们对香气特征有贡献。使用FID和TCD检测器分析龙舌兰样品中是否存在芳香杂醇醇。FID对醇产生了较大的响应，而TCD对水产生了响应。如图6所示，在龙舌兰酒样品中检测到所有四种芳香杂醇醇。获得了良好的峰形状和分辨率，允许对这些化合物进行不同的检测。此外，相的选择性导致乙醇和水从所有其他分析物中洗脱出来。

结论

基于新的阳离子和阴离子选择性组合的离子液体GC相已被定制为可用于各种样品中水的定量测量的毛细管柱。已经证明了三种新的选择性，提供了在各种样品类型中分解水和其他有机化合物的能力。这使得GC成为一种可行的水测量方法，使实验室可以选择避免使用产生化学废物和/或执行成本更高的技术。