Detection and Quantification of Fatty Acid Methyl Esters (FAMES) in Jet Fuel by GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Kontaminace leteckého paliva methylestery mastných kyselin (FAME) z pozůstatků biodieselu v potrubích a nádobách může vést ke změně vlastností paliva a až k selhání motoru. Mezinárodní specifikace DEF STAN 91-91 stanovují maximální povolenou hranici FAME na 5 mg/kg. Spolehlivá detekce a kvantifikace FAME je proto klíčová pro zajištění bezpečného provozu leteckých motorů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo ověřit metodiku komplexní dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) spojené s time-of-flight hmotnostní spektrometrií (TOFMS) pro identifikaci a kvantifikaci šesti hlavních FAME ve vzorcích JP-8 v rozsahu 1 až 150 mg/kg. Studie zahrnovala přípravu kalibrací, analýzu standardů i spiknutého paliva.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika využívá systém LECO Pegasus 4D GCxGC-TOFMS s následujícími parametry:

• Primární kolona: 30 m × 0,25 mm × 0,25 μm Rxi-5Sil MS (non-polární).
• Sekundární kolona: 1,6 m × 0,25 mm × 0,25 μm Stabilwax (polární).
• Přístroje: Agilent 7890 GC, quad-fázový Modulator LECO, autosampler GERSTEL MPS2.
• Injekce: 1 μl splitless pro 0–10 mg/kg, split 20:1 pro 0–100 mg/kg, teplota inletu 260 °C.
• Teplotní program: start 105 °C (2 min), rampy 10 °C/min do 190 °C a 2 °C/min do 230 °C (5 min), celkem 35,5 min.
• Detektor TOFMS: rozsah 35–750 m/z, 200 spekter/s, iontové zdroj 230 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala:

• Lineární kalibrace v rozsahu 0–10 mg/kg i 0–100 mg/kg s koeficientem R2 nad 0,99 pro všechny analyty.
• Detekci šesti FAME spiknutých v JP-8 na úrovni 10 mg/kg bez pozůstatného carry-over.
• Schopnost simultánního sběru celého spektra pro identifikaci a kvantifikaci bez nutnosti SIM režimu.

Přínosy a praktické využití metody

Vyvinutá GCxGC-TOFMS metoda nabízí:

• Vysokou citlivost a selektivitu při sledování kontaminantů ve složitých matricích.
• Rychlou analýzu s robustní separací nepolárních a polárních složek.
• Jednoznačnou identifikaci FAME dle retenční doby a hmotnostního spektra.
• Možnost implementace v kontrolách jakosti leteckých paliv.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vedle kontinuálního sledování FAME se očekává:

• Integrace automatizovaných vzorkovačů a online monitoringu pro průmyslové aplikace.
• Využití pokročilých chemometrických metod pro rychlejší vyhodnocení dat.
• Rozšíření na další environmentální kontaminanty a dopravní paliva.
• Miniaturizace a zkrácení doby analýzy díky novým modulátorům a kolónám.

Závěr

GCxGC-TOFMS metoda prokázala vysokou spolehlivost a linearitu v detekci a kvantifikaci methylesterů mastných kyselin v leteckém palivu. Díky plnospektrálnímu sběru lze analyzovat FAME v jediném běhu bez kompromisů v citlivosti nebo přesnosti.

Reference

1. LECO Corporation, Application Note Form No. 203-821-433, 2013
2. Sigma Aldrich, Standardy FAME a methyl heptadecanoate d-33.