Advanced Data Visualization: The Many Dimensions of Petroleomics Using High Resolution Gas Chromatography and Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Multidimenzionální chromatografie GC×GC spojená s vysoce rozlišenou časově-of-flight hmotnostní spektrometrií umožňuje detailní analýzu komplexních ropných vzorků. Díky přesným měřením hmotnostního defektu a bohatým vizualizačním nástrojům lze rozlišit tisíce uhlovodíkových i heteroatomových sloučenin, což je klíčové pro průmyslovou rafinaci, environmentální monitoring i akademický výzkum petroleomie.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem příspěvku bylo demonstrovat schopnosti softwaru ChromaTOF-HRT® pro pokročilou vizualizaci a analýzu dvou vzorků těžké venezuelské ropy. Studie ukazuje kompletní workflow od dvourozměrné separace přes dekonvoluci až k identifikaci neznámého komponentu.

Použitá metodika a instrumentace

• Dvourozměrná plynová chromatografie (GC×GC) pro vysokou separační účinnost.
• Časově-of-flight hmotnostní spektrometrie (HR-TOF-MS) s hmotnostní přesností pod 1 ppm.
• Elektronová (EI) a chemická ionizace (CI) pro zachycení molekulárních iontů.
• Software ChromaTOF-HRT® (LECO Corporation) pro dekonvoluci, vizualizaci a propojení chromatografických a spektrálních dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Automatizovaná klasifikace zobrazila relativní zastoupení parafínů, aromátů, steranů, hopanů a heteroatomových sloučenin ve vzorcích A a B.
• Kendrickovy defektové grafy, van Krevelenovy diagramy a C# vs. RDBE ploty efektivně odlišily heteroatomové řady a stupně nasycení.
• Srovnání ukázalo, že vzorek B obsahuje vyšší podíl polyaromatických a heteroatomových sloučenin než vzorek A.
• Pro identifikaci neznámého hopanu (m/z 191) byla použita dekonvoluce, přesné určení vzorce a následné vyhledání struktury v ChemSpideru, což vedlo k pravděpodobnému přiřazení 5-(11-henicosanyl)-1,2,3,4-tetrahydronaftalenu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a spolehlivá identifikace složitých uhlovodíkových frakcí.
• Možnost rozlišit geochemické vlastnosti a stupeň zralosti ropných vzorků.
• Užitečné pro kontrolu kvality rafinerijních procesů i sledování environmentálních dopadů.
• Interaktivní vizualizace usnadňuje interpretaci dat i v náročných aplikačních scénářích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro automatizovanou klasifikaci a predikci chemického složení.
• Propojení s iontovou mobilitou a dalšími metodami pro lepší separaci izomerů.
• Rozšíření aplikací do biopaliv, environmentálních vzorků a metabolomiky.
• Vývoj real-time monitorovacích systémů pro průmyslové procesy.

Závěr

Pokročilé nástroje GC×GC-HR-TOF-MS ve spojení se softwarovou platformou ChromaTOF-HRT® poskytují robustní prostředky pro petroleomickou analýzu. Umožňují komplexní vizualizaci, rychlou dekonvoluci spekter a spolehlivou identifikaci neznámých složek v komplexních ropných vzorcích.

Reference

• Kelly C. N., Binkley J. E., Fell L. M.: Advanced Data Visualization: The Many Dimensions of Petroleomics Using High Resolution Gas Chromatography and Time-of-Flight Mass Spectrometry, LECO Corporation.