Group-Type Analysis of Petroleum Products by GC × GC using Zebron® ZB-1HT Inferno™ and ZB-50 Complementary Selectivity GC Columns

Význam tématu

Charakterizace složek ropných produktů je klíčová pro rafinérie, Umwelt monitoring i průmyslovou QA/QC. Komplexita vzorků často zahrnuje tisíce sloučenin, jejichž separace a kvantifikace vyžaduje vysoce kapacitní chromatografické techniky. GC×GC nabízí rozšířenou rozlišovací schopnost díky dvěma ortogonálním dimenzím a umožňuje rychlé seskupování látek podle chemické třídy.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo předvést metodiku skupinové analýzy ropných frakcí pomocí modulované GC×GC-FID s reverzním plněním/čištěním INSIGHT modulačního systému a použitím sad komplementárních fázových stacionárních fází (Zebron ZB-1HT Inferno a ZB-50). Studie zkoumala opakovatelnost, robustnost a jednoduchost datového zpracování pro rychlou klasifikaci alifatických a aromatických uhlovodíků.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• GC×GC systém se flow-modulátorem INSIGHT (SepSolve Analytical)
• Dvoukolónová konfigurace: Zebron ZB-1HT Inferno (100 % dimethylpolysiloxan, non-polar) a Zebron ZB-50 (50 % phenyl, polar)
• Detekce: FID (plamenionizační detektor)
• Přenašeč: vodík, průtok 40 mL/min, vzduch 400 mL/min, teplota detektoru 300 °C
• Software: ChromSpace® pro řízení instrumentu, modulaci, zpracování 2D dat a aplikaci šablon (stencils)
• Vzorek: nerafinovaná surová ropa bez ředění

Hlavní výsledky a diskuse

1. GC×GC barevné 2D chromatogramy ukázaly v normální i reverzní fázi vynikající rozložení komponent od C6 po C45+ s ostrými peaky. Reverzní uspořádání (ZB-50 jako první kolona) lépe rozlišuje aromatické složky s podobným bodem varu.
2. V ChromSpace lze ukládat a opakovaně aplikovat stencils pro rychlou skupinovou kvantifikaci alifatů, n-alkenů, naftalenů a dalších tříd uhlovodíků. Šablony se dají tvarově upravovat a spojovat pro pokrytí všech regionů 2D chromatogramu.
3. Alignement nástroj koriguje hodnoty retenčního času ve druhé dimenzi pomocí vzorové série landmark peaků, což usnadňuje nasazení stencils napříč běhy.
4. Benefity stacionárních fází zahrnují nízký šum (bleed), vysokou selektivitu pro polaritu a pi–pi interakce a mechanickou odolnost při vysokých teplotách.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé třídění uhlovodíků podle chemické skupiny a volatility pro účely kontaminace, kvality paliv či procesního monitoringu.
• Bezspotřební modulátor INSIGHT přináší opakovatelnost bez nutnosti spotřebního materiálu.
• Jednoduché nastavení a údržba dvoukolónového uspořádání s komplementárními fázemi umožňuje flexibilní přechod mezi normální a reverzní fází.
• Integrované zpracování v ChromSpace zkracuje čas potřebný k vyhodnocení dat a reportování výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Propojení GC×GC-FID s hmotnostní spektrometrií pro strukturální identifikaci neznámých vazeb.
• Využití strojového učení pro automatickou klasifikaci a predikci vlastností složek.
• Online monitorování výrobních procesů ropných látek a detekce anomálií v reálném čase.
• Vývoj nových fázových materiálů s vyšší teplotní odolností a selektivitou pro specifické analýzy.

Závěr

Metoda GC×GC-FID s reverzním fill/flush INSIGHT modulátorem a komplementárními kolónami Zebron ZB-1HT Inferno a ZB-50 poskytuje rychlou, robustní a vysoce kapacitní analýzu složitých ropných vzorků. Díky integrovanému softwaru ChromSpace je možné automatizované vyhodnocení skupin uhlovodíků s vynikající opakovatelností a minimálními nároky na údržbu.