Equimolar Response to ASTM D5623 Relevant Sulfur Compounds

Význam tématu

Analýza stopových množství síry v ropných produktech je klíčová pro dodržení environmentálních limitů a ochranu katalytických procesů při rafinaci. Selektivní detekce síry pomáhá přesně identifikovat a kvantifikovat různé sírové sloučeniny, čímž se minimalizuje riziko poškození katalyzátorů a zajišťuje kvalita finálního paliva.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo ověřit schopnost detektoru Agilent 8355 SCD dosáhnout ekvimolární odezvy pro 19 relevantních sírových sloučenin dle normy ASTM D5623. Práce zahrnovala testování lineárního rozsahu, opakovatelnosti ploch chromatografických píků a potvrzení ekvimolárního chování včetně využití tandemového FID/SCD k určení doby elučního vrcholu rozpouštědla.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatograf: Agilent 8890 GC se dvěma samostatnými 8355 SCD a jedním tandemovým FID/SCD uspořádáním
• Kolona: Agilent DB-Sulfur SCD (40 m × 0,32 mm, 0,75 µm) pro minimalizaci fázového úniku a usazování výrobních zbytků
• Injektor: split/splitless, splitový poměr 100:1, teplota 250 °C
• Detekce SCD: základna 280 °C, hořák 800 °C, H₂ horní 35–40 mL/min, spodní 12 mL/min, vzduch 5–60 mL/min
• Detekce FID: teplota 350 °C, H₂ 35 mL/min, vzduch 500 mL/min, dusík 20 mL/min jako makeup
• Vzorkování: Agilent 7693A automatický vzorkovač, objem 1 µL v split režimu
• Standardní směs: 19 sírových sloučenin v isooktanu, koncentrace 50 ppm pro ekvimolární studii

Hlavní výsledky a diskuse

• Solventní vrchol (isooktan) se částečně překrýval s analyty, což vedlo k deformacím píků. Zvýšení split poměru na 100:1 zúžilo vrchol rozpouštědla a zlepšilo tvar píku.
• Opakovatelnost plochy (RSD n=7) byla u všech 19 sloučenin pod 5 %, což splňuje požadavky ASTM D5623.
• Lineární rozsah detekce síry přesáhl čtyři řády (0,5–10 000 pg S/µL) se součiniteli korelace R² > 0,9999 pro tert-butyldisulfid.
• Ekvimolární odezva (RMS) odpovídala počtu atomů síry: hodnoty kolem 1 pro sloučeniny se 1 atomem S, kolem 2 pro disulfidy a kolem 3 pro trisulfidy. RSD RMS < 17 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda umožňuje spolehlivou kvantifikaci širokého spektra sírových sloučenin v ropných produktech.
• Vysoká linearita a opakovatelnost podporují její použití v kontrolách jak nízkých, tak i vysokých hladin síry.
• Možnost tandemové detekce FID/SCD usnadňuje sledování eluční doby rozpouštědla a zabraňuje falešným interferencím.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace SCD s hmotnostní spektrometrií pro strukturové potvrzení sloučenin.
• Automatizace a miniaturizace GC systémů pro vyšší průtok vzorků a rychlejší analýzy.
• Vývoj nových inertních SLB fází s ještě nižším fázovým únikem pro dlouhodobý provoz.
• Ekologičtější postupy v analytice, například použití zelených rozpouštědel a snížení spotřeby plynů.

Závěr

Metoda s Agilent 8890 GC a 8355 SCD pro detekci 19 sírových sloučenin prokázala vynikající ekvimolární odezvu, linearitu a opakovatelnost v souladu s normou ASTM D5623. Tandemová detekce FID/SCD efektivně identifikuje eluční dobu rozpouštědla a minimalizuje chromatografické interferencí.

Reference

• Adlard, E.R. (1995) Chromatography in the Petroleum Industry. Journal of Chromatography Library, Vol. 56, Chapter 8, Elsevier.
• ASTM D5623-24 (2024) Standard Test Method for Sulfur Compounds in Light Petroleum Liquids by Gas Chromatography and Sulfur Selective Detection. ASTM International.