Reliable Analysis of Glycerin in Biodiesel Using a High-Temperature Non-metal GC Column

Význam tématu

Glycerin je hlavním vedlejším produktem při výrobě biodieselu metodou transesterifikace a jeho přítomnost ve finálním palivu může způsobovat zanášení filtrů, pokles tlaku paliva a celkové snížení spolehlivosti motoru. Přesné stanovení volného i celkového glycerinu podle normy ASTM D6584 je klíčové pro zajištění kvality a bezpečného provozu moderních dieselových motorů.

Cíle a přehled studie

• Porovnání termostability a životnosti vysoce teplotních GC kol: Phenomenex Zebron ZB-5HT Inferno vs. Agilent J&W DB-5ht a Varian VF-5ht.
• Vyhodnocení profilu bleed a konzistence retence pentadekanu při 400 °C.
• Validace analýzy volného a celkového glycerinu v biodieselu podle ASTM D6584 na sloupci Zebron ZB-5HT.

Použitá metodika a instrumentace

• Porovnávací test životnosti: tři sloupce vystaveny 400 °C po dobu 100 hodin, schopnost udržet konstantní retenci pentadekanu (1,0 μL, 120 °C → injekce → 400 °C).
• Profil bleed: měření jako pA na FID při programu 120 °C (3 min) → 320 °C (30 °C/min) → až 400 °C.
• Analýza biodieselu: derivatizace vzorků MSTFA, GC HP 6890 s detektorem FID, injektor cool-on-column.
• Kolona: Zebron ZB-5HT Inferno 15 m × 0,32 mm × 0,10 µm s 2 m vysokoteplotní předsloupcovou ochranou.
• Program pece: 50 °C (1 min) → 180 °C (15 °C/min) → 230 °C (7 °C/min) → 380 °C (30 °C/min, 10 min).

Hlavní výsledky a diskuse

• Zebron ZB-5HT prokázal dvojnásobnou dobu životnosti oproti DB-5ht (stabilní retence pentadekanu i po 80 h vs. 40 h).
• VF-5ht selhal po 40 hodinách při 400 °C.
• Bleed ZB-5HT byl výrazně nižší než u DB-5ht, splňoval limity MS certifikace i při 360 °C a nadále vykazoval stabilní nízkou úroveň bleed až do 400 °C.
• Kalibrační křivky pro všechny referenční analyté měly koeficient korelace r2 > 0,99, což potvrzuje linearitu metody.
• Dobrý tvar píků v chromatogramu biodieselu indikuje nízkou chemickou aktivitu sloupce a vhodnost pro normu D6584.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost provozu GC analýzy glycerinu nad 380 °C bez rizika poškození sloupce.
• Zvýšení spolehlivosti a opakovatelnosti stanovení glycerinu v biodieselu.
• Snížení nákladů na provoz díky delší životnosti sloupce a nižšímu počtu výměn.
• Zajištění souladu s průmyslovými normami ASTM a DIN pro kvalitu paliv.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další vývoj termo-stabilních sloupců pro extrémní analytické podmínky v petrochemii a biopalivech.
• Integrace s GC–MS technikami pro komplexní screening organických nečistot v palivech.
• Rozšíření aplikace na stanovení dalších vedlejších produktů a kontaminantů v biopalivech.
• Digitalizace správy analytických metod a automatizace výměny sloupců pro lepší reproducibilitu.

Závěr

Fenomenex Zebron ZB-5HT Inferno nabízí vynikající termickou stabilitu až do 430 °C, dvojnásobnou životnost oproti běžným fused-silica sloupcům a výrazně nižší bleed. Tyto vlastnosti z něj činí ideální volbu pro spolehlivou a nákladově efektivní GC analýzu glycerinu v biodieselu podle ASTM D6584.

Reference

1. Van Gerpen J., Shanks B., Pruszko R., Clements D., Knothe G. Biodiesel Analytical Methods, National Renewable Energy Laboratory, 2004
2. ASTM Standard D 6584–00, Test Method for Determination of Free and Total Glycerin in B100 Biodiesel Methyl Esters by Gas Chromatography, ASTM International, 2000