Characterization and Quantitative Hydrocarbon Group-Type Analysis of Plastic-Derived Pyrolysis Oils by GCxGC-TOFMS/FID
Prezentace | 2024 | LECO | MDCWInstrumentace
Analýza pyrolyzních olejů získaných z plastů představuje důležitý krok při hodnocení jejich chemického složení a možného využití jako sekundárního paliva nebo chemické suroviny. Kombinované použití dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) s hmotnostní spektrometrií (TOFMS) a detektorem FID zajišťuje vysokou separační kapacitu, citlivost a kvantitativní přesnost. Díky tomu lze komplexní směsi uhlovodíků a heteroatomových sloučenin detailně charakterizovat, což je klíčové pro vývoj efektivních recyklačních technologií a pro kontrolu kvality výrobních toků.
Hlavním cílem prezentované studie je ukázat workflow pro komplexní charakterizaci plastových pyrolyzních olejů pomocí GCxGC-TOFMS/FID. Představeny jsou:
Vzorky pyrolyzních olejů byly odebírány z různých procesních bodů a analyzovány pomocí GCxGC kombinované s různými detekčními systémy:
Analýza ukázala, že strukturované chromatogramy GCxGC umožňují jasné rozdělení uhlovodíkových tříd (alkanů, alkenů, aromátů). Nové algoritmy pro zarovnání chromatogramů dovolují přesné vymezení klasifikačních regionů a kvantifikaci podílu jednotlivých skupin. Tile-based statistika a PCA usnadnily srovnání vzorků z různých bodů procesu a odhalily odchylky v chemickém složení. Identifikace heteroatomových sloučenin založená na vysokém rozlišení a hmotnostní defektové analýze umožnila detekci stopových N- a S-sloučenin s vysokou přesností hmotnostního měření (<1 ppm).
Díky kombinaci GCxGC-TOFMS/FID lze:
Další rozvoj se očekává v oblasti integrace umělé inteligence pro automatizovanou identifikaci a kvantifikaci analytických dat, vylepšení modulátorů pro lepší separaci vysoce těkavých složek a v rozšíření multimodální ionizace pro cílenou detekci stopových kontaminantů. Kombinace GCxGC s dalšími separačními technikami (kapalinová chromatografie, iontová mobilita) a vysokým rozlišením MS otevře nové možnosti pro složité vzorky v environmentální, petrochemické i recyklační analytice.
Přehled GCxGC možností od výrobce LECO dokládá, že existuje široká škála konfigurací pro kvalitativní i kvantitativní charakterizaci plastových pyrolyzních olejů. Kombinace skupinové analýzy, statistických metod a vysokého rozlišení MS poskytuje komplexní vhled do chemického složení a umožňuje optimalizaci procesů sekundárního zpracování plastů.
Autor neuváděn. Characterization and Quantitative Hydrocarbon Group-Type Analysis of Plastic-Derived Pyrolysis Oils by GCxGC-TOFMS/FID. 15th Multidimensional Chromatography Workshop, January 2024; ScienceDirect 2021.
GCxGC, GC/MSD, GC/HRMS, GC/TOF
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceLECO
Souhrn
Význam tématu
Analýza pyrolyzních olejů získaných z plastů představuje důležitý krok při hodnocení jejich chemického složení a možného využití jako sekundárního paliva nebo chemické suroviny. Kombinované použití dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) s hmotnostní spektrometrií (TOFMS) a detektorem FID zajišťuje vysokou separační kapacitu, citlivost a kvantitativní přesnost. Díky tomu lze komplexní směsi uhlovodíků a heteroatomových sloučenin detailně charakterizovat, což je klíčové pro vývoj efektivních recyklačních technologií a pro kontrolu kvality výrobních toků.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem prezentované studie je ukázat workflow pro komplexní charakterizaci plastových pyrolyzních olejů pomocí GCxGC-TOFMS/FID. Představeny jsou:
- Možnosti vzorkování v různých bodech procesu (kondenzátor, produktová nádrž, sběrné nádrže, spodní část sběrné nádrže).
- Výběr a srovnání GCxGC systémů (QuadJet SD, Paradigm Shift, Pegasus BT 4D, Pegasus HRT+ 4D).
- Strategie pro analýzu skupinových typů uhlovodíků, statistické porovnání vzorků a identifikaci heteroatomových sloučenin.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky pyrolyzních olejů byly odebírány z různých procesních bodů a analyzovány pomocí GCxGC kombinované s různými detekčními systémy:
- Detektory: FID pro kvantitativní měření skupinových typů uhlovodíků, TOFMS (Pegasus BT 4D) pro rychlou identifikaci, HRT+ 4D pro vysoké rozlišení a přesnost.
- Modulátory: Quad-Jet Thermal, reverzní flush-fill, FLUX.
- Ionizační módy: EI, PCI, ECNI umožňující univerzální fragmentaci, měkčí ionizaci pro určení molekulových iontů a selektivní detekci halogenovaných sloučenin.
- Software: ChromaTOF SD, ChromaTOF 5 BT a ChromaTOF 5 HRT s nástroji pro skupinovou klasifikaci, tile-based statistiku, PCA a vytváření hmotnostně-defektových diagramů.
Hlavní výsledky a diskuse
Analýza ukázala, že strukturované chromatogramy GCxGC umožňují jasné rozdělení uhlovodíkových tříd (alkanů, alkenů, aromátů). Nové algoritmy pro zarovnání chromatogramů dovolují přesné vymezení klasifikačních regionů a kvantifikaci podílu jednotlivých skupin. Tile-based statistika a PCA usnadnily srovnání vzorků z různých bodů procesu a odhalily odchylky v chemickém složení. Identifikace heteroatomových sloučenin založená na vysokém rozlišení a hmotnostní defektové analýze umožnila detekci stopových N- a S-sloučenin s vysokou přesností hmotnostního měření (<1 ppm).
Přínosy a praktické využití metody
Díky kombinaci GCxGC-TOFMS/FID lze:
- Rychle a spolehlivě kvantifikovat skupinové složení uhlovodíků.
- Statisticky porovnat různé výrobní šarže a optimalizovat proces pyrolytického rozkladu.
- Detailně identifikovat heteroatomové sloučeniny, které ovlivňují následné zpracování olejů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj se očekává v oblasti integrace umělé inteligence pro automatizovanou identifikaci a kvantifikaci analytických dat, vylepšení modulátorů pro lepší separaci vysoce těkavých složek a v rozšíření multimodální ionizace pro cílenou detekci stopových kontaminantů. Kombinace GCxGC s dalšími separačními technikami (kapalinová chromatografie, iontová mobilita) a vysokým rozlišením MS otevře nové možnosti pro složité vzorky v environmentální, petrochemické i recyklační analytice.
Závěr
Přehled GCxGC možností od výrobce LECO dokládá, že existuje široká škála konfigurací pro kvalitativní i kvantitativní charakterizaci plastových pyrolyzních olejů. Kombinace skupinové analýzy, statistických metod a vysokého rozlišení MS poskytuje komplexní vhled do chemického složení a umožňuje optimalizaci procesů sekundárního zpracování plastů.
Reference
Autor neuváděn. Characterization and Quantitative Hydrocarbon Group-Type Analysis of Plastic-Derived Pyrolysis Oils by GCxGC-TOFMS/FID. 15th Multidimensional Chromatography Workshop, January 2024; ScienceDirect 2021.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Piecing Together Pollutant Profiles: Combining High-Resolution MS From Multiple Ionization Modes With Multidimensional GC for Petroleum Forensics and Environmental Analyses Christina Kelly, Joe Binkley, John Hayes | LECO Corporation, St. Joseph, MI, USA Introduction Petroleum Forensics Complex mixtures create challenges…
Klíčová slova
ecni, ecnigenerate, generatemass, massrdbe, rdbeplot, plotformula, formulaforensics, forensicsdefect, defectterpanes, terpanespeak, peakgcxgc, gcxgcclassification, classificationmolecular, molecularpetroleum, petroleumpuzzle
Advanced Data Visualization: The Many Dimensions of Petroleomics Using High Resolution Gas Chromatography and Time-of-Flight Mass Spectrometry
2017|LECO|Postery
Advanced Data Visualization: The Many Dimensions of Petroleomics Using High Resolution Gas Chromatography and Time-of-Flight Mass Spectrometry Christina N. Kelly; Joseph E. Binkley; Lorne M. Fell | LECO Corporation, Saint Joseph, MI 49085 Composite Spectral Information 0.02 57.0698 71.0854 31P…
Klíčová slova
splitsplit, splitsplitregion, regionsample, samplevenezuelan, venezuelantriaromatics, triaromaticsdiaromatics, diaromaticsmonoaromatics, monoaromaticsmass, massrdbe, rdbehopanes, hopanesgcxgc, gcxgcstructure, structurespectral, spectralparaffins, paraffinschromatogram
Utilizing a Novel Splitter to Eliminate Quantitation Bias for Simultaneous GCxGC-TOFMS/FID Characterization of Traditional and Emerging Fuels
2024|LECO|Postery
Utilizing a Novel Splitter to Eliminate Quantitation Bias for Simultaneous GCxGC-TOFMS/FID Characterization of Traditional and Emerging Fuels Christina N. Kelly; Elizabeth M. Humston-Fulmer; David E. Alonso; Joseph E. Binkley; John Hayes; Dave Russ|LECO Corporation, St Joseph, MI USA Introduction Group-Type…
Klíčová slova
fid, fidsplitter, splitterparaffinic, paraffinicparadigm, paradigmshift, shifthefaspk, hefaspkhtftspk, htftspkaviation, aviationkerosene, kerosenesatf, satfavtur, avturspk, spktropsch, tropschmodulator, modulatorsynthetic
HIGH TEMP GCGC×GC OF LIGHT CRUDE OIL AND HIGH BOILERS USING NOMINAL AND HIGH RESOLUTION TOFMS
2016|LECO|Prezentace
LECO WEBINAR: HIGH TEMP GC×GC OF LIGHT CRUDE OIL AND HIGH BOILERS USING NOMINAL AND HIGH RESOLUTION TOFMS Hike to Zugspitze, JMSC Retreat Meeting 2016 March 08, 2018 LECO Webinar 1 HIGH TEMP GC×GC OF LIGHT CRUDE OIL AND HIGH…
Klíčová slova
webinar, webinarleco, lecoinseration, inserationboiling, boilingoil, oilcrude, crudetofms, tofmsdip, dipgcxgc, gcxgcdistillates, distillatesprobe, probeclass, classdirect, directhrt, hrtbehavior