ASTM RR-D16-1073 2019
D7884-Тестовый метод определения 4-карбоксибензальдегида и п-толуиловой кислоты в очищенной терефталевой кислоте методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенной фазой
- Стандартный №
- ASTM RR-D16-1073 2019
- Дата публикации
- 2019
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- сфера применения
-
Техническая информация и значение стандарта
ASTM D7884, разработанный международным комитетом ASTM D16 по ароматическим углеводородам и родственным химическим веществам, специально посвящен количественному анализу 4-карбоксибензальдегида (4-CBA) и п-толуиловой кислоты (п-TOL), ключевых примесей при производстве очищенной терефталевой кислоты (PTA). Чистота PTA, являющейся ключевым сырьем для полиэфирного волокна, напрямую влияет на качество конечного продукта, причем содержание 4-CBA и п-TOL является ключевыми показателями чистоты PTA.
Принцип метода и технические характеристики
В этом стандарте используется обращенно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография (ОФ-ВЭЖХ) на основе химически связанной неподвижной фазы C18 для разделения и детектирования целевых соединений. После растворения образца в водном растворе аммиака 4-ХБА и п-ТОЛ эффективно отделяются от матрицы ПТА в определенных хроматографических условиях. Количественный анализ проводится с использованием внешнего стандарта.
Технические параметры Условия обнаружения 4-CBA Условия обнаружения p-TOL Область применения метода Длина волны обнаружения 254 нм 240 нм УФ-детектирование Линейный диапазон 2–500 мг/кг 10–500 мг/кг Количественное определение по внешнему стандарту Хроматографическая колонка Колонка с привитым силикагелем C18 (150×4,6 мм, 5 мкм) Нержавеющая сталь Подвижная фаза 0,06% раствор фосфорной кислоты: ацетонитрил = 82:18 Изократическое элюирование Технические требования к прибору
Данный метод устанавливает четкие технические требования к высокоэффективному жидкостному хроматографу: диапазон скорости потока 0,1–2,0 мл/мин, предел давления 40 МПа и пульсация менее 1% от полной шкалы отклонения. Для 2 мг/кг 4-CBA и 10 мг/кг p-TOL требуется отношение сигнал/шум (S/N) 3:1 или выше.
Детектор может быть УФ-детектором с переменной длиной волны (VWD), многоволновым детектором или фотодиодной матрицей (PDA) и должен поддерживать двухволновое детектирование на 240 нм и 254 нм. Термостат колонки должен поддерживать постоянную точность температуры ±1°C в диапазоне 20-70°C. Дизайн межлабораторного сравнительного исследования: В этом исследовании участвовали три лаборатории (Шанхайский научно-исследовательский институт нефтехимических технологий, Ningbo Mitsubishi Chemical и Agilent Technologies). Пять образцов PTA с различными уровнями концентрации были проанализированы в двух повторах. Диапазон концентраций образца охватывал применимый диапазон метода: 2–25,1 мг/кг для 4-CBA и 63–210 мг/кг для p-TOL.
Уровень концентрации Теоретическое значение 4-CBA (мг/кг) Теоретическое значение p-TOL (мг/кг) Количество лабораторий Количество повторов Уровень I 11 210 3 2 Уровень II 17 100 Уровень III 25,1 127,3 Уровень IV 4-5 210 Уровень V 2 63 Статистический анализ данных точности
Обработка данных проводилась в соответствии со стандартом ASTM E691, а для выявления и устранения выбросов использовался t-критерий Стьюдента. Пределы повторяемости (r) и пределы воспроизводимости (R) рассчитывались при 95%-ном уровне достоверности.
Аналайт Средняя концентрация (мг/кг) Предел повторяемости r Предел воспроизводимости R Относительное стандартное отклонение (%) 4-CBA 11,63 0,48 0,91 4,1 4-CBA 14,68 0,26 1,15 1,8 4-CBA 24,45 0,95 3,43 3,9 p-TOL 210,40 1,13 2,02 0,5 p-TOL 90,92 0,47 5,59 0,5 Валидация метода и контроль качества
Исследование показало, что метод продемонстрировал хорошую повторяемость и воспроизводимость при различных уровнях концентрации. При низкой концентрации 4-CBA (1,53 мг/кг) предел повторяемости составил 0,14 мг/кг, а предел воспроизводимости — 0,31 мг/кг, что демонстрирует надежную количественную способность метода вблизи нижнего предела обнаружения. Для p-TOL при концентрации 64,47 мг/кг предел повторяемости составил 0,56 мг/кг, а предел воспроизводимости — 6,03 мг/кг с относительным стандартным отклонением менее 1%, что демонстрирует стабильность метода в практическом применении. Рекомендации по технической реализации: При практическом применении следует отметить следующие ключевые моменты: Полное растворение образца является существенным, и для удаления твердых частиц следует использовать шприцевой фильтр из ацетата целлюлозы с размером пор 0,22–0,45 мкм. Эффективность колонки следует регулярно проверять, чтобы гарантировать соответствие требованиям разрешения. Должна быть установлена строгая процедура валидации стандартной кривой с коэффициентами корреляции, превышающими 0,999. Для образцов с низкой концентрацией (4-ХБА <5 мг/кг) рекомендуется увеличить объем вводимой пробы или использовать методы предварительного концентрирования для повышения чувствительности обнаружения. Межлабораторные сравнительные испытания показали хорошую согласованность результатов между различными приборными платформами, однако следует учитывать потенциальное влияние марки колонки и номера партии на эффективность разделения.
Перспективы развития стандартных технологий
С развитием хроматографических технологий в будущем может быть внедрен метод УВЭЖХ для повышения аналитической эффективности и чувствительности. Широкое использование диодно-матричных детекторов позволит получить более богатую качественную информацию. Метод может быть расширен за счет одновременного обнаружения других значимых примесей, что обеспечит более комплексную техническую поддержку для контроля качества продукции ТФК.
Данное исследование представляет экспериментальное подтверждение прецизионности стандарта ASTM D7884, создает надежную статистическую базу и предлагает стандартизированный аналитический метод контроля качества в отрасли ТФК, что имеет большое значение для развития международной торговли и технического обмена.
