ANALYSIS OF PROPYLENE IMPURITIES USING SELECT LOW SULFUR COLUMN AND SINGLE TUNE WITH GC-ICP-MS QQQ ORS

Význam tématu

Analýza nežádoucích složek v propylenu na úrovni jednotek až desítek částic na miliardu je klíčová pro zajištění kvality polymeračních procesů a prodloužení životnosti katalyzátorů. Přítomnost sulfidu vodíku, karbonylsulfidu, fosfinu a arsinu může negativně ovlivnit transparentnost, vůni a reaktivitu produktů. Jednotné a citlivé stanovení těchto kontaminantů usnadňuje kontrolu výrobních parametrů a prevenci nežádoucích jevů v průmyslové praxi.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo navrhnout postup umožňující separaci a kvantifikaci čtyř hlavních nečistot v propylenu v jediné analýze. Autoři představují využití kolony Agilent Select Low Sulfur v kombinaci s GC-ICP-MS QQQ v ORS režimu s kyslíkem, aby eliminovali nutnost více kolón či převádění ladicích podmínek. Studie demonstruje schopnost metody dosáhnout detekčních limitů v rozmezí 0,05–2,5 ppb.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• Gas chromatograf Agilent 7890B
• ICP-QQQ hmotnostní spektrometr Agilent 8800
• GC-ICP-MS interface, ORS s kyslíkem jako reaktivním plynem
• Kolona Select Low Sulfur, 60 m × 0,32 mm
• Deans switch pro odvětrání matrice
• Valco 10portní plynový vstřikovací ventil pro standardní adici

Podmínky analýzy:

• Izotermický režim pece při 35 °C
• Přenos H2S a COS: m/z 32→48, doba sběru 0,4 s
• Přenos PH3: m/z 31→47, doba sběru 0,4 s
• Přenos AsH3: m/z 75→91, doba sběru 0,1 s
• Použití helia jako nosného plynu, argon jako make-up

Reagencie a příprava vzorků:

• Plynové standardy PH3 a AsH3 na nosiči H2, H2S a COS na nosiči Ar (10 ppmv)
• Dynamické ředění pomocí omezovacího systému Merlin MicroScience

Hlavní výsledky a diskuse

Separační výkon kolony Select Low Sulfur umožnil rozlišení všech čtyř nečistot od matrice propylenu v jediném běhu. Detekční limity stanovené na S/N = 3 byly:

• H2S: 2,5 ppbv
• COS: 1,9 ppbv
• PH3: 0,15 ppbv
• AsH3: 0,05 ppbv

Chromatogramy prokázaly: potlačení signálu síry v přítomnosti uhlovodíků u H2S/COS a naopak pozitivní interferenci u PH3. Tyto jevy jsou připisovány změnám plazmové stoichiometrie v ORS režimu. Matricový efekt posunul retenční časy až o desítky sekund, což vyvolalo potřebu standardních adicí k přesnému rozpoznání signálu a nastavení odvětrání matrice.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Sledování ultra stopových nečistot v propylenu v reálném čase
• Snížení doby analýzy díky jednotné koloně a ladicímu režimu
• Minimalizaci kolizních a izobarických interferencí v hmotnostním spektrometru
• Zavedení standardů kvality v petrochemickém i polymeračním průmyslu

Prakticky lze metodu využít pro rutinní monitoring výrobních toků i pro výzkumné účely při vývoji nových katalyzátorů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry vývoje:

• Dostupnost kolony Select Low Sulfur ve větším vnitřním průměru k dalšímu snížení detekčních limitů
• Integrace s automatizovanými odběrovými systémy pro online monitoring
• Rozšíření aplikace na další ropné a petrochemické plyny
• Využití alternativních reaktivních plynů pro další potlačení interferencí

Závěr

Studie prokázala, že kombinace kolony Agilent Select Low Sulfur s GC-ICP-MS QQQ v ORS režimu představuje efektivní, citlivý a robustní nástroj pro kvantifikaci stopových nečistot v propylenu. Jednotný postup zkracuje dobu analýzy, minimalizuje potřebu výměny kolon a ladicích podmínek a poskytuje spolehlivé výsledky na úrovni ppb.

Reference

1. Geiger W. M., McElmurry B., Anguiano J.: Analysis of propylene impurities using select low sulfur column and single tune with GC-ICP-MS QQQ ORS. Agilent Technologies, Solutions for Your Analytical Business, 5991-6823EN, 2016.