Alkene Quantitation in Plastic Waste-Derived Alternative Fuels using GC×GC FID
Prezentace | 2024 | C³AL | MDCWInstrumentace
Plastové odpady představují rostoucí ekologickou zátěž a jejich chemická přeměna na alternativní paliva je jednou z perspektivních cest k udržitelnému využití surovin. Klíčovým parametrem kvality takto získaných paliv je obsah olefínů, které mohou negativně ovlivnit motorový provoz a tvorbu usazenin. Detailní kvantifikace olefínů ve složitých směsích je proto nezbytná pro kontrolu kvality, optimalizaci procesů a zabezpečení požadovaných vlastností paliva.
Práce si klade za cíl vyvinout a validovat metodu pro přesné stanovení různých tříd olefínů (iso-olefíny, lineární olefíny, cykloolefíny s jednou až třemi dvojnými vazbami) v alternativních palivech vzniklých z pyrolyzních olejů z plastových odpadů a pryžových pneumatik. Studie porovnává výsledky s běžně používanými ASTM metodami a demonstruje schopnost nové techniky rozlišit i vysoké koncentrace olefínů.
Metoda umožnila separaci a kvantifikaci n-alkánů, iso-alkánů, olefínů s 1–3 dvojnými vazbami a cykloolefínů v pyrolyzních olejích z pneumatik i plastů. Výsledky ukázaly, že derivatizace výrazně zlepšuje přesnost stanovení obsahu olefínů, který se pohyboval až kolem 25 wt % u dvojných vazeb. Metoda vykázala dobrou korelaci s výsledky z ASTM D4607, D1159 a D1319, přičemž GC×GC-FID poskytla detailnější rozlišení jednotlivých homologických řad a cyklických typů.
Detailní profilace olefínů poskytuje cenné informace pro optimalizaci procesů pyrolytického a hydrotermálního zpracování plastových a pryžových odpadů. Metoda je vhodná pro výzkum a vývoj nových alternativních paliv, kontrolu kvality v průmyslových laboratořích a sledování stability motorových paliv.
Očekává se rozšíření přístupu o kombinaci s GC×GC-TOFMS pro strukturální identifikaci méně běžných olefínů, nasazení online monitoringu v pilotech a rafinériích a aplikace algoritmů chemometrie pro automatizovanou klasifikaci směsí.
Navržená metoda GC×GC-FID s derivatizací olefinů poskytuje robustní a reprodukovatelný postup pro kvantitativní stanovení olefínů ve komplexních alternativních palivech. Validace proti klasickým ASTM metodám potvrdila její spolehlivost a schopnost nabídnout detailnější chemický profil.
GCxGC
ZaměřeníŽivotní prostředí, Průmysl a chemie
VýrobceAgilent Technologies, LECO
Souhrn
Význam tématu
Plastové odpady představují rostoucí ekologickou zátěž a jejich chemická přeměna na alternativní paliva je jednou z perspektivních cest k udržitelnému využití surovin. Klíčovým parametrem kvality takto získaných paliv je obsah olefínů, které mohou negativně ovlivnit motorový provoz a tvorbu usazenin. Detailní kvantifikace olefínů ve složitých směsích je proto nezbytná pro kontrolu kvality, optimalizaci procesů a zabezpečení požadovaných vlastností paliva.
Cíle a přehled studie / článku
Práce si klade za cíl vyvinout a validovat metodu pro přesné stanovení různých tříd olefínů (iso-olefíny, lineární olefíny, cykloolefíny s jednou až třemi dvojnými vazbami) v alternativních palivech vzniklých z pyrolyzních olejů z plastových odpadů a pryžových pneumatik. Studie porovnává výsledky s běžně používanými ASTM metodami a demonstruje schopnost nové techniky rozlišit i vysoké koncentrace olefínů.
Použitá metodika a instrumentace
- Instrumentation: LECO QuadJet GC×GC-FID s LN₂ termomodulátorem
- Kolonová sestava: primární kolonou Rxi-17 Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), sekundární kolonou DB-1HT (0,9 m × 0,25 mm × 0,10 µm)
- Přetlakový proud nosného plynu (He) 1,5 mL/min, teploty vstupu a FID 275/280 °C
- Teplotní program: 40 °C (0,2 min) → 200 °C (1 min) při 3 °C/min, modulace 1,5 s (0,45 s puls)
- Split injekce 1:20, příprava vzorku zahrnovala derivatizaci DMDS/I₂ a následné vyčištění Na₂S₂O₃
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda umožnila separaci a kvantifikaci n-alkánů, iso-alkánů, olefínů s 1–3 dvojnými vazbami a cykloolefínů v pyrolyzních olejích z pneumatik i plastů. Výsledky ukázaly, že derivatizace výrazně zlepšuje přesnost stanovení obsahu olefínů, který se pohyboval až kolem 25 wt % u dvojných vazeb. Metoda vykázala dobrou korelaci s výsledky z ASTM D4607, D1159 a D1319, přičemž GC×GC-FID poskytla detailnější rozlišení jednotlivých homologických řad a cyklických typů.
Přínosy a praktické využití metody
Detailní profilace olefínů poskytuje cenné informace pro optimalizaci procesů pyrolytického a hydrotermálního zpracování plastových a pryžových odpadů. Metoda je vhodná pro výzkum a vývoj nových alternativních paliv, kontrolu kvality v průmyslových laboratořích a sledování stability motorových paliv.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření přístupu o kombinaci s GC×GC-TOFMS pro strukturální identifikaci méně běžných olefínů, nasazení online monitoringu v pilotech a rafinériích a aplikace algoritmů chemometrie pro automatizovanou klasifikaci směsí.
Závěr
Navržená metoda GC×GC-FID s derivatizací olefinů poskytuje robustní a reprodukovatelný postup pro kvantitativní stanovení olefínů ve komplexních alternativních palivech. Validace proti klasickým ASTM metodám potvrdila její spolehlivost a schopnost nabídnout detailnější chemický profil.
Reference
- Lam M. You Can’t Recycle Your Way Out: California’s plastic problem and what we can do about it. KQED, 2022.
- Tire Market: Global Industry Trends, Share, Size, Growth, Opportunity and Forecast 2022-2027, 2022.
- Carlson D. A., Roan C. S., Yost R. A., Hector J. Dimethyl disulfide derivatives of long chain alkenes, alkadienes, and alkatrienes for GC/MS. Anal. Chem. 1989, 61, 1564–1571.
- Curiale J. A., Frolov E. B. Occurrence and origin of olefins in crude oils: A critical review. Org. Geochem. 1998, 29, 397–408.
- Auersvald M., Staš M., Šimáček P. Electrometric bromine number as a suitable method for quantitative determination of phenols and olefins in hydrotreated pyrolysis bio-oils. Talanta 2021, 225, 122001.
- LECO Corporation. ChromaTOF® tile analytical software, 2022.
- Jin K., Vozka P., Gentilcore C., Kilaz G., Wang N. L. Low-pressure hydrothermal processing of mixed polyolefin wastes into clean fuels. Fuel 2021, 294, 120505.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Quantitative Analysis of Olefins in Alternative Fuels Made From Conversion of Plastic Waste via GC×GC-FID
2023|LECO|Prezentace
31st Annual Student Symposium on Research, Scholarship, and Creative Activities Quantitative Analysis of Olefins in Alternative Fuels Made From Conversion of Plastic Waste via GC×GC-FID Presenter: Genesis Barzallo M.S. Chemistry Faculty Advisor: Dr. Petr Vozka PLASTIC WASTE IN LANDFILLS •…
Klíčová slova
foil, foilalkenes, alkenesastm, astmfeed, feedvalidation, validationlike, likealkanes, alkanesiso, isoolefins, olefinscompared, comparedmonocycloalkanes, monocycloalkaneswaste, wasteplastic, plasticmethods, methodsother
Cracking Products of Oleic Acid and Olive Oil
|CDS Analytical|Aplikace
#105a Cracking Products of Oleic Acid and Olive Oil Application Note Energy #105 Author: K. Sam Unmodified vegetable oil can be used as fuel in adapted diesel engines, but because vegetable oil is more viscous than diesel fuel, it can…
Klíčová slova
oleic, oleicacid, acidolive, olivecracking, crackingoil, oilpyrolyze, pyrolyzeoctane, octanepyrolysis, pyrolysisfigure, figurearomatics, aromaticscyclodecene, cyclodeceneistable, istablemassfew, massfewoliveoiloilpyrolysis, oliveoiloilpyrolysisonephenyl
Quantitative determination of olefins in pyrolysis oils from waste plastics and tires using selective adsorption by Ag–SiO2 followed by GC×GC-FID
2024||Vědecké články
Talanta 281 (2025) 126792 Contents lists available at ScienceDirect Talanta journal homepage: www.elsevier.com/locate/talanta Quantitative determination of olefins in pyrolysis oils from waste plastics and tires using selective adsorption by Ag–SiO2 followed by GC×GC-FID Miloš Auersvald a,** , Michal Šiman a…
Klíčová slova
olefins, olefinspyrolysis, pyrolysisoils, oilsplastics, plasticsolefin, olefintires, tiresstyrenes, styrenesaliphatic, aliphaticwaste, wastecontent, contentadsorption, adsorptionoil, oilelution, elutionfrom, fromsaturated
Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography (GC×GC) in the Analysis of Complex Chemical Mixtures
2023|LECO|Prezentace
Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography (GC×GC) in the Analysis of Complex Chemical Mixtures Petr Vozka, Ph.D. Assistant Professor Chemistry & Biochemistry California State University, Los Angeles January 25, 2023 Overview My Research Background Complex Chemical Mixtures Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography (GC×GC)…
Klíčová slova
alkenes, alkenesmicroplastics, microplasticsplastic, plasticwaste, wastechemical, chemicalalkanes, alkanesfuels, fuelsiso, isoaromatics, aromaticsolefins, olefinsfuel, fuelquadjet, quadjetconversion, conversionmodulation, modulationcomplex