Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Ačkoliv metoda ASTM D5135 umožňuje měření benzenu v styrenu na úrovni 1000 ppm, současné požadavky průmyslu směřují k hodnotám pod 10 ppm. Přítomnost stopových množství benzenu a dalších C8–C9 uhlovodíků vyžaduje rychlou a spolehlivou analytickou techniku pro kontrolu kvality konečného produktu, řízení výrobního procesu i výzkumné účely.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo navrhnout a ověřit dvourozměrnou plynovou chromatografii (2-D GC) se zařízením Deans switch na systému Agilent 6890N, která by spolehlivě oddělovala a kvantifikovala benzén v styrenu až na úrovni 1 ppm. Metoda byla otestována v režimu prefrakcionátoru i heart-cuttingu podle navrhovaného postupu ASTM a vyhodnocena z hlediska linearity, opakovatelnosti a redukce interferencí.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci byla použita dvoustupňová chromatografie:

• Primární kolona: HP-1 (15 m × 0,53 mm, 3 µm).
  
• Sekundární kolona: INNOWax (60 m × 0,53 mm, 1 µm).
  
• Systém: Agilent 6890N GC se split/splitless inlet, dvěma FID detektory, EPC regulací tlaku a Deans switch (fluidická přepínací jednotka).
  
• PC software: Deans Switch Calculator pro výpočet tlaků a dimenzí restriktoru.
  

Oven program: 50 °C (4 min), 20 °C/min do 220 °C (2 min). Inlet 250 °C, split 5:1, FID 250 °C, průtok H2 40 mL/min, vzduch 450 mL/min, makeup He 45 mL/min.

Hlavní výsledky a diskuse

V režimu heart-cutting byly detekovány 1 ppm benzenu se S/N ≈ 19. Repeatabilita (n = 5) pro RT i plochu signálu byla velmi dobrá (%RSD < 0,7 %). Kalibrace v rozsahu 1–1000 ppm vykázala korelační koeficient 1,00000.
V režimu prefrakcionátoru bylo dosaženo srovnatelných výsledků citlivosti a přesnosti. Při přidání až 1000 ppm přírodního benzínu do vzorku styrenu metoda heart-cutting výrazně snížila interferenční špičky ve srovnání s prefrakcionátorem, kde se přenášela všechna dříve eluovaná část frakce.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Citlivou detekci stopy benzenu v procesech výroby styrenu a v konečných produktech.
  
• Flexibilní volbu mezi rychlým prefrakcionátorem a selektivním heart-cuttingem podle požadavků na čistotu a interferenci.
  
• Vysokou opakovatelnost a linearitu napříč širokým rozsahem koncentrací.
  

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření 2-D GC metodiky na další aromatické suroviny a stopové organické kontaminanty. Další vývoj EPC řízení a přepínacích zařízení povede k automatizaci komplexních srdcových řezů ve více dimenzích a zkrácení analýz.

Závěr

Použití Agilent 6890N GC s Deans switch v režimech prefrakcionátoru a heart-cutting nabízí rychlou a spolehlivou analýzu benzenu ve styrenu až na 1 ppm. Režim heart-cutting navíc přináší významné snížení interferencí při zachování citlivosti, linearity a opakovatelnosti.

Reference

1. Proposed ASTM Standard Test Method for Trace Benzene in Aromatic Hydrocarbons by Capillary Gas Chromatography, ASTM, 2002.
   
2. ASTM Method D5135-02, Standard Test Method for Analysis of Styrene by Capillary Gas Chromatography, ASTM International, 2002.
   
3. Bertsch W., Two-Dimensional Gas Chromatography. Concepts, Instrumentation, and Applications – Part 1: Fundamentals, Conventional Two-Dimensional Gas Chromatography, Selected Applications, J. High Resol. Chromatogr. 22 (1999) 647–665.