基于热裂解气质联用(Py-GC/MS)技术的土壤有机质化学研究

土壤有机质(soil organic matter,SOM)是陆地生态系统的重要组成部分,在土壤元素的生物地球化学循环中扮演重要角色,植物源、微生物源和动物源有机残留物的微生物和物理化学转化导致了SOM化学成分的复杂性和多样性,进而使得解析SOM结构和组成具有一定的挑战性。近年来,热裂解气质联用(pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry,Py-GC/MS)技术被广泛用于测定SOM的结构和化学组成,实现了对SOM化学成分的定性和半定量分析。本研究在分析SOM组成及来源的基础上,综述了目前基于Py-GC/MS技术研究SOM化学组成的研究成果,主要包括SOM化学组成和其来源的前体物质及特殊SOM化学成分解析,评估SOM的稳定性,探讨土壤物质循环过程,研究SOM对气候变化和土地利用方式的响应机制。研究表明:①不同生态系统SOM的化学组成存在一定差异,这是由于不同植物来源的化合物在土壤中的积累过程和初始凋落物的化学成分直接影响着SOM化学组成,②SOM化学组成和外界环境条件密切相关,影响SOM含量和动态过程的最重要因子是气候,它通过影响植被类型分布、光合作用物质生成量和土壤微生物活性调节SOM的化学组成,土地利用方式、野火、耕作方式等也影响着SOM的含量和组成。基于Py-GC/MS技术从SOM的本质,也就是SOM化学成分和化学组成角度揭示土壤生态过程及其对气候变化和人类活动的响应机制是未来的研究方向。

热裂解气质联用法鉴别复合纤维

目前复合纤维的定性鉴别依然是纤维鉴别研究的一个难点。单纯依靠纤维定性鉴别的常用方法如燃烧法、显微镜法、溶解法、熔点法、密度梯度法、红外光谱法还不足以鉴别出大部分复合纤维,因此开发新的、快速、准确、高效的复合纤维鉴别方法对于复合纤维的日常检测意义重大。通过热裂解气质联用法对常见的普通纤维进行了系统研究,并以聚乙烯/聚酯(PE/PET)皮芯型复合纤维作为实施例子来说明热裂解气质联用法鉴别复合纤维的步骤和过程。

墓葬壁画中蛋清胶结材料的热裂解-气质联用分析

选取距今约1000多年、五代十国时期规模最大的江苏南京南唐二陵壁画为研究对象,采用热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)分析技术,在对蛋清标准样品测试条件进行优化的基础上,评估了8种无机矿物颜料(方解石、铅丹、赭石、朱砂、石青、石绿、雌黄和雄黄)对蛋清裂解产物的影响,建立了针对墓葬壁画中蛋清鉴别的Py-GC/MS分析方法。文物样品的分析结果表明,壁画地仗和灰浆中均有加入蛋清作为胶结材料,同时使用酶联免疫吸附测定(ELISA)验证了Py-GC/MS分析结果,进一步说明Py-GC/MS是一种针对墓葬壁画中蛋清成分可靠的分析方法,为墓葬壁画有机胶结材料的研究提供了方法借鉴。

在线热裂解-气质联用分析缩合型和加成型硅橡胶

用在线热裂解-气质联用技术对缩合型硅橡胶和加成型硅橡胶分别进行分析,在其裂解产物中都检测到一系列的二甲基环硅氧烷环体。比较二者的裂解产物发现:缩合型硅橡胶非常容易发生裂解反应,产生低分子量的二甲基硅氧烷环体;而加成型硅橡胶相对难以裂解,有一定量的高级二甲基硅氧烷环体产生。除此之外还检测到微量的含氢环体和含乙烯基环体。这为缩合型和加成型这两种硅橡胶分析提供实验依据。

甲基苯基混合硅油的热裂解-气质联用分析

对甲基苯基混合硅油进行了热裂解-气质联用分析。在其裂解组分中鉴定出10个主要组分,包括二甲基环硅氧烷、1个苯基取代的二甲基环硅氧烷,以及少量1,2-二苯基四甲基环三硅氧烷的顺、反异构体;并计算了裂解产物中的苯基含量为0.0024mol/g;此外,在裂解产物中还检测出苯等副产物,证实在反应过程中存在取代基丢失。

热裂解-气质联用技术分析资寿寺彩塑贴金

采用热裂解-气质联用技术对资寿寺彩塑贴金样品进行分析,通过和标准动物胶、干性油老化膜的特征峰对比,确定彩塑贴金样品中含有动物胶和干性油,由软脂酸和硬脂酸含量比确定该干性油为桐油.结合剖面显微分析确定彩塑贴金工艺过程中使用动物胶粘合剂粘贴金箔,贴金完成后又在金箔表面涂刷一层桐油以起到保护金箔的作用.这一研究为传统贴金工艺的科学解释提供了较有价值的参考.

添加剂氢化钙对碱木质素热裂解特性的影响

针对碱木质素热裂解产物种类分布复杂、单一组分含量偏低等问题,以还原性强的氢化钙作为添加剂,利用热裂解气质联用分析法考察了添加不同质量分数氢化钙对碱木质素热裂解产物组分构成、转化及分布的影响。结果表明:氢化钙的加入使得碱木质素热裂解组分种类从51种减少到20种,促进了组分的富集;氢化钙的加入大幅度促进了碱木质素热裂解主产物愈创木酚和甲醇的生成,分别提高了70%和100%以上;氢化钙在碱木质素热裂解过程中起到加氢还原和催化转化双重作用,促进了热裂解中间产物酮类、酸类、醛类等含不饱和官能团物质的还原和转化,羧基、羰基等官能团被还原为酚羟基和醇羟基,酚羟基的增加提高了碱木质素热裂解产物反应活性,醇羟基的增加提高了热裂解产物的稳定性。添加剂氢化钙可显著改善碱木质素热裂解产物的组分分布、品质和稳定性。

酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料的热解行为

利用热重-质谱联用仪和(TG-MS)热裂解气质(Py-GCMS)联用,研究了酚醛树脂石英纤维以20℃/min和20℃/ms升温速率升温到一定温度时的热解行为及热解气相产物组成。研究结果表明,酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料与酚醛树脂的热解过程一致,且可以分为3个阶段:20~400℃为脱水失气阶段;400~800℃为热解的主要阶段,主要气相产物为水、甲烷、二氧化碳、苯、苯酚以及苯和苯酚的衍生物;当温度超过800℃时热解已经基本完全结束。快速升温到600、800、1000℃时酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料的主要热裂解产物及相对含量与酚醛树脂的基本一样,说明酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料的热解主要是其中酚醛树脂的热解,石英纤维不参与热解反应。

油茶饼粕苯/乙醇提取物450℃热裂解物的成分分析

油茶是我国主要的食用木本油料树种,其种子制备的茶油是优质食用植物油,其副产物油茶饼粕中亦含有丰富的生物活性物质。油茶饼粕经冷冻干燥除水后,通过索氏提取法获得苯/乙醇提取物,于450℃的He气流中进行热裂解,然后对热裂解产物进行Py-GC/MS联机分析,采用色谱峰面积归一化法计算各组分的相对含量,并鉴定出30种化合物。分析结果表明,油茶饼粕苯/乙醇提取物的450℃热裂解产物中,含有丰富的名贵生物医药、名贵香料、特色化工原料等成分,不仅可用于高档化妆品和护肤品,还可用于食品、染料与工业溶剂等优质原料。研究结果为油茶饼粕这一丰富资源的深加工利用提供了新的方向。

信阳毛尖挥发油的热裂解产物分析

采用水蒸气蒸馏法提取信阳毛尖挥发油。用热失重（TG）技术以及在线热裂解（Py）技术对信阳毛尖挥发油热裂解产物进行了研究。TG曲线显示主要失重区间在25～443．4℃，质量损失高达93％，选取了失重比较大的2个温度点（200、500℃）和800℃作为裂解温度，以气相测谱／，贡谱法（GC／MS）分析其在不同温度下的裂解产物。结果表明，信阳毛尖挥发油经GC／MS测定共鉴定出45种化学成分，主要是醇、酮、萜烯类物质；裂解实验中，挥发油在200℃热裂解后共分离鉴定出31种化合物，500℃热裂解后共鉴定出30种化合物，并出现稠环芳烃类物质。800℃热裂解后共分离鉴定出45种化合物，且稠环芳烃类物质的含量随温度的升高而增加。

600℃下油茶饼粕乙醇提取物与提取残渣热裂解产物的组分分析

油茶饼粕是油茶种子制备茶油后的副产物,含有多种生物活性成分。为给油茶饼粕资源的高效利用提供理论依据,采用索氏抽提方法,以乙醇为浸提溶剂,对冷冻干燥除水后的油茶饼粕进行浸提,对其提取物和提取残渣进行真空浓缩干燥处理,并在600℃的条件下分别进行热裂解,然后对热裂解产物的组分进行热裂解-气质联用(Py-GC/MS)分析。结果表明:油茶饼粕乙醇提取物的热裂解组分中含有杂环类、酮、酯、酚、烃类、醛等成分,而其提取残渣的热裂解组分中含有杂环类、酮、酸、酯、醚、酚、糖类、氨基酸、腈等成分;油茶饼粕乙醇提取物与提取残渣的热裂解产物中的部分组分可用作生物医药、香料、化妆品的生产原料。

退役硅橡胶复合绝缘子热降解行为的研究

采用在线热裂解-气质联用(Py-GC-MS)技术对废旧硅橡胶复合绝缘子在不同温度下(300℃,400℃,500℃,600℃)的热降解行为进行了研究,并通过质谱中裂解产物的碎片离子信息对其裂解机理进行探究。结果表明:硅橡胶裂解产物为一系列二甲基硅氧烷环体及少量的链状硅氧烷,主要环体为六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)及环五硅氧烷直至环九硅氧烷;较高的裂解温度下,大环基本裂解完全,仅剩小环裂解产物。因此用热裂解处理废旧硅橡胶时,温度需要达到500℃及以上才会有较好的效果。

热解温度对烟草稠环芳烃产生量的影响

采用热裂解-气质联用（Py-GC/MS）法测定了氮气中不同温度下烤烟、香料烟和白肋烟烟叶样品裂解产生的10种稠环芳烃（PAHs）。结果表明：①550℃以下,烤烟、白肋烟和香料烟样品裂解产物中均未检出PAHs;600℃和650℃下,裂解产物均为芴、菲、蒽、荧蒽、芘;700℃下,烤烟和香料烟样品裂解产物中又检出了苯并[a]蒽、屈艹,而白肋烟样品未检出;750℃下,烤烟和白肋烟样品的裂解产物中又检出了苯并荧蒽、苯并[e]芘、苯并[a]芘,而香料烟样品未检出;800~900℃,3种烟叶样品均检出这10种PAHs;②600~900℃,每种烟叶样品的PAHs量均随着裂解温度的升高呈上升趋势;同一裂解温度下,烤烟、白肋烟和香料烟样品的PAHs产生量有一定的差异。800℃以上,大部分PAHs都是香料烟的产生量最大,白肋烟的最小,而750℃以下并非如此。香料烟样品的PAHs产生量随着裂解温度的升高增幅最大。

两种Amadori衍生物的合成及其热降解产物研究

文章以D-果糖、L-苯丙氨酸和L-酪氨酸为原料合成两种Amadori衍生物:PDFD(二-O-异亚丙基-2,3:4,5-β-D-吡喃果糖基苯丙氨酸酯)和TDFD(二-O-异亚丙基-2,3:4,5-β-D-吡喃果糖基酪氨酸酯),用氢谱(^1H NMR)、碳谱(^13C NMR)以及高分辨质谱(HRMS)表征了物质的结构。采用热重(TG-DTG)、差示扫描量热法(DSC)、热裂解-气质(Py-GC/MS)联用技术研究了两种物质的热特性和热降解产物。结果表明,PDFD和TDFD最大质量损失率Tp值分别是273.3和340.5℃;两种物质均热降解产生大量的挥发性香味物质,如2-丁酮、苯甲醛、2-乙酰基呋喃、糠醛等,而且TDFD所需热降解温度较高且热降解产物含有酚类物质。对两种物质的热降解机理研究表明,保护糖环上的羟基在一定程度上可抑制吡喃糖环的降解,而氨基酸部分的降解几乎不受影响。该研究提供了一类基于Amadori化合物的香味前体物质,且为调控Amadori化合物热降解产物提供新思路。

木质纤维素生物质组分的催化快速热解

本文以酸性HZSM-5分子筛为催化剂,利用热重分析(TGA)和热裂解-气质联用(Py-GC/MS)等技术考察了生物质的两大组分纤维素和木质素的催化热解过程.氮气气氛下慢速热解的TGA实验表明,纤维素与Kraft木质素分别于285℃和135.7℃开始热解,纤维素热解后的残留量较少,仅为初始质量的8.6%,而Kraft木质素热解后的残留量高达61.9%.氦气气氛下的Py-GC/MS实验表明,纤维素快速热解的主要产物为左旋葡聚糖(LG)、羟基乙醛和羟基丙酮,积碳率仅为5%;Kraft木质素快速热解产物主要为含有不同取代基的酚类化合物,积碳率为50%.催化快速热解的Py-GC/MS实验表明,加入酸性HZSM-5分子筛可以使生物质热解产物实现有效的加氢脱氧,大大提高了热解油中的芳烃含量.然而由于热解过程中HZSM-5分子筛失活很快,使得积碳问题更加严重,纤维素催化热解的积碳率为61%,木质素样品更是高达85%.

热裂解-气质联用技术在卷烟加工与质量控制中的应用研究进展

热裂解技术已成为一种模拟卷烟燃烧的有效方法,用于研究不同热解条件与燃烧产物间的相关联系.本文综述了近10年来热裂解-气质联用技术在烟草制品加工与质量控制方面的应用研究现状,并对其研究趋势进行了展望.

生物降解塑料降解性能快速检测技术及前景展望

目前生物降解塑料降解性能的快速检测方法研究是解决可降解塑料行业健康规范发展的一个重要突破口。当前普遍采用测试生物分解率鉴定材料及制品的降解性能,检测周期长,实验条件苛刻,重复性差,并且耗费大量的人力物力,检测成本极高,使得生物降解制品存在虚标伪标现象,而政府监管缺失,导致行业鱼龙混杂。生物降解塑料降解性能快速检测技术成为研究热点,本文将各种基于生物降解材料定性及定量的快速检测技术进行介绍和阐述,并对应用前景进行展望。

“紫娟”普洱茶茶褐素的膜分离及其理化性质的初步研究

以"紫娟"普洱茶为原料,分离制备茶褐素,采用膜技术对茶褐素分级,得到含量较多的3 500 Da透出部分和100 000 Da未透出部分,并对两部分进行理化性质分析。结果表明:100 000 Da未透出部分总酸性基团、羧基、酚羟基、多酚类及多糖含量均高于3 500 Da透出部分;100 000 Da未透出部分的多糖由核糖、鼠李糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成;而3 500 Da透出部分未检出单糖。研究显示,3 500 Da透出样和100 000 Da未透出部分中均含有-OH、-COOH,推测"紫娟"普洱茶茶褐素属苯多酚类物质,并含有酚性色素、多糖、蛋白质、脂类及生物碱等。

农田土壤中微塑料测试方法比较及应用研究

微塑料是指粒径小于5 mm的塑料,包括碎片、纤维、颗粒、发泡等不同形貌类型。作为一种新型环境污染物,微塑料污染已成为全球性的环境问题。微塑料进入农田后,对土壤理化性质、微生物群落、土壤动植物生长等均产生不利影响,损害土壤健康,影响农业生产和农产品质量。开展微塑料研究,构建准确的分析方法是重要基础和前提。该文对农田土壤中微塑料的测试方法进行比较研究,对比分析目检法、扫描电镜/能谱法、热裂解气质联用和显微-傅里叶变换红外光谱法在研究微塑料中的优缺点。结果表明,显微-傅里叶变换红外光谱法不仅能够对微塑料颜色、尺寸大小进行形貌表征,而且能够对其组成成分进行谱图鉴别,是土壤微塑料分析鉴别的理想方法。基于显微-傅里叶变换红外光谱法,分析微塑料在新疆农田土壤中的分布及组成特征,微塑料形状主要为薄膜状(35.2%),颗粒状(27.8%)和纤维状(22.5%);粒径<200μm(44.2%), 200~500μm(32.5%), 500~1 000μm(12.8%), 1 000~5 000μm(10.5%);材质以聚乙烯(60.2%)、聚丙烯(18.3%)、聚氯乙烯(8.6%)为主。

Py/TD-GC-MS法快速测定纺织品中的甲基环硅氧烷

建立了热裂解/热脱附-气相色谱-质谱(Py/TD-GC-MS)法高效检测纺织品中的八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)。将目标物质由裂解器热脱附到气相色谱-质谱联用仪,再进行定性和定量测定。使用聚氯乙烯聚合物吸附挥发性的甲基环硅氧烷,确定了热脱附温度、热脱附时间和接口温度。在20~1000mg/kg范围内,各物质线性关系良好(R2≥0.997),检出限在0.051~0.273mg/kg,定量限在0.169~0.909mg/kg,加标回收率在86.42%~118.20%,相对标准偏差在0.86%~4.73%,适用于纺织品中D4、D5、D6的快速测定。