Robust, Sensitive, and Reliable ACCUTRACETM Plus Fuel Marker Analysis by Two-Dimensional GC/MS Using Hydrogen as the Carrier Gas

Význam tématu

Legální značení paliv pomocí markerů je klíčovým nástrojem v boji proti daňovým únikům a nelegálnímu dovozu či zpracování pohonných hmot. Státy tímto způsobem zajišťují, že do sítě distribuovaných paliv se nedostanou produkty z nelegálních zdrojů a dodržují se stanovené daňové úlevy pro zemědělská či topná paliva.

Cíle a přehled studie / článku

Úkolem prezentované aplikace je demonstrovat kvantitativní i kvalitativní analýzu nově zavedeného markeru ACCUTRACE Plus (butoxybenzenu) v naftě pomocí dvourozměrné plynové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (GC/MS). Studie ukazuje možnost přímé injekce nafty s využitím vodíku jako nosného plynu, čímž se snižuje závislost na drahém heliu, aniž by se obětovala analytická výkonnost.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda vychází z tzv. heart-cutting 2D-GC, aplikovaného přes kapilární Deans switch s technologií CFT. Základní prvky:

• Nosný plyn: vodík
• Primární kolona: Agilent J&W DB-17ht (15 m × 250 µm, 0,15 µm)
• Sekundární kolona: Agilent J&W DB-WAXetr (30 m × 250 µm, 0,5 µm)
• GC systém: Agilent 8890 s rozhraním split/splitless, FID, PSD a CFT Deans switchem
• MS detektor: Agilent 5977B GC/MSD s extractor ion source a SIM režimem (m/z 94, 150)
• Příprava vzorků: přímá injekce nafty, standardní roztoky butoxybenzenu v m-xylenolu (0,05–10 mg/L)
• Korekce matice: vymezená časová okna heart-cut a postrun backflush primární kolony

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožňuje detekci butoxybenzenu již od 0,05 mg/L s poměrem S/N 28:1. Kalibrační křivka je vysoce lineární (R² = 0,99998) a přesnost stanovení pro všechny body zůstává pod 10 %. Opakovatelnost měření v naftové matrici vykázala RSD 1,07 % při průměrném obsahu 0,141 mg/L. Šířka heart-cut okna je 0,1 min, což minimalizuje objem matrice přiváděné do MSD, a díky postrun backflush se doba analýzy udržuje pod 15 minut.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Snížení frekvence výměny a údržby iontové zdroje MSD díky omezené expozici vysokomolekulárním složkám matice
• Možnost nasazení alternativního nosného plynu (vodík) namísto heliua
• Přímou analýzu nafty bez náročné přípravy vzorku
• Rychlý analytický cyklus s vysokou citlivostí i reprodukovatelností
• Splnění legislativních limitů pro značení paliv v praxi

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje:

• Uplatnění podobných dvourozměrných metod pro další typy markerů a podpůrné aplikace v palivovém průmyslu
• Integrace plně automatizovaných pracovních postupů pro zvýšení propustnosti laboratoří
• Nasazení vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie pro větší selektivitu identifikace markerů
• Další optimalizace nosných plynů a spotřebních součástek v kontextu cenových a ekologických tlaků

Závěr

Prezentovaná 2D-GC/MS metoda s využitím vodíku jako nosného plynu a kapilárního Deans switch CFT pro heart-cutting představuje spolehlivé, citlivé a rychlé řešení pro analýzu butoxybenzenu v naftě. Laboratoře tak mohou splňovat požadavky na značení paliv vzhledem k legislativním standardům a současně omezit náklady i provozní závislost na helíu.

Reference

• Sandy C. Fuel Marker Analysis in Diesel Fuel Using 2D-GC/MS. Agilent Technologies solution note, 2015.
• Commission Implementing Decision (EU) 2022/197 of 17 January 2022 establishing a common fiscal marker for gas oils and kerosene, Official Journal of the European Union L31/52.