Trace carbonyl sulfide and phosphine in ethylene or propylene

Význam tématu

Stopové organické sloučeniny síry a fosforu, zejména karbonylsulfid (COS) a fosfin (PH3), se mohou vyskytovat v ethylénu a propylénu po rafinačním procesu. Přítomnost těchto kontaminantů může znehodnotit polymerační katalyzátory a snížit kvalitu výsledného polymeru. Spolehlivá detekce a kvantifikace je proto klíčová pro průmyslové QA/QC a optimalizaci výrobních procesů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této aplikace je demonstrovat kapilární plynovou chromatografii s detekcí pulzním fotometrickým detektorem (PFPD) pro stanovení stopových množství COS a PH3 v plynné matrici ethylénu a propylénu. Studie popisuje optimalizaci separace, detekční limity a statistickou opakovatelnost metody.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza byla provedena na GC s následující konfigurací:

• Kapilární kolona Agilent PoraPLOT Q (0,32 mm × 50 m, 10 μm, CP7552)
• PFPD se 3mm komustorem a filtry:
  
  • BG-12 pro COS, GG-495 pro PH3
• Plynné točítko se smyčkou 100 μL umístěné na 6cestném ventilu
• Carrier plyn: helium, 3 mL/min
• Program teploty kolony:
  
  • COS: start 30 °C (15 min), rampou 5 °C/min do 120 °C
  • PH3: start 70 °C, rampou 5 °C/min do 120 °C
• PFPD plyny: H₂ 13 mL/min, Air1 17 mL/min, Air2 10 mL/min

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila oddělit COS a PH3 od hlavních matric ethylénu a propylénu s vynikající chemickou selektivitou:

• COS elutuje po ethylénu a před propylénem; tvar píků je stabilní i v matrici.
• PH3 se objevuje mezi ethylénem a propylénem, s ostřejším píkem při eluci před propylénem.

Statistická analýza píků ukázala RSD plochy a retenčního času pod 5 % pro většinu měření. Metody detekční limity MDL se pohybují v rozmezí 0,07–0,12 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

Zavedená GC-PFPD metoda přináší:

• Citlivé stanovení COS a PH3 až na úrovni 100 ppb.
• Minimální vliv matrice díky malé vzorkovací smyčce.
• Rychlou a reprodukovatelnou analýzu vhodnou pro průmyslové QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj metody může směřovat k:

• Rozšíření na další plynné matricové složky a složitější vzorky.
• On-line monitorování produktů v reálném čase.
• Integraci s pokročilými detekčními systémy pro snížení MDL pod 50 ppb.

Závěr

Kapilární GC s kolonu PoraPLOT Q a detektorem PFPD představuje robustní a citlivou metodu pro stanovení stopových množství karbonylsulfidu a fosfinu v ethylénu a propylénu. Metoda nabízí nízké detekční limity, vynikající opakovatelnost a praktické využití v petrochemickém průmyslu.

Reference

Agilent Technologies, Inc. Application Note A01557, 2011.