Quantitation of PAH in Engine Oils Using GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) patří mezi sledované znečišťující látky v motorových olejích pro jejich karcinogenní vlastnosti a vliv na životní prostředí. Korektní kvantifikace PAU je klíčová pro hodnocení opotřebení motoru, zajištění kvality olejů a plnění regulačních požadavků.

Cíle a přehled studie

Studie měla za cíl ověřit schopnost techniky dvoudimenzionální plynové chromatografie coupled with time-of-flight hmotnostní spektrometrie (GCxGC-TOFMS) pro kvantitativní stanovení standardního souboru PAU a jejich alkylovaných derivátů v různých typech motorových olejů s rozdílnou úrovní kontaminace.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala liquidní injekci se split 20:1 při 320 °C a nosný plyn helium s konstantním průtokem 1,4 mL/min. GCxGC byla realizována na systému Agilent 7890 s modulátorem Dual Stage Quad Jet a autosamplerem LECO LPAL-3. Sekundární trouba byla o 10 °C výše než primární. Kolony Rxi-PAH a Rxi-1HT (Restek) měly 60 m x 0,25 mm x 0,10 µm a 0,6 m x 0,25 mm x 0,10 µm. Teplotní program začínal na 80 °C, rampoval 10 °C/min na 300 °C, poté 3 °C/min na 320 °C s 10min držákem. Doba modulace byla 2,5 s. TOFMS LECO Pegasus BT 4D pracoval v rozsahu 45–500 m/z při 200 spektrách/s.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kalibrační křivky pro standardní sadu 16 PAU vykázaly linearitu s koeficientem determinace R2>0,995.
• GCxGC zvýšila chromatografické rozlišení a umožnila dekonvoluci izomerů a alkylovaných homologů.
• Koncentrace PAU v použitých olejích korelovaly s provozními podmínkami vozidel (délka a charakter jízdy).
• Byly identifikovány i nesledované sloučeniny obsahující síru a kyslík jako doplňkové komponenty matice oleje.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoce selektivní a citlivá analýza složitých petrochemických matic.
• Paralelní cílené kvantitativní stanovení a nontarget screening ve stejném běhu.
• Užitečná pro průmyslovou kontrolu kvality, výzkum opotřebení motorů a environmentální monitoring.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie pro přesnější identifikaci.
• Automatizace a pokročilá datová analýza s využitím strojového učení.
• Rozšíření metody pro stanovení dalších kontaminantů a biomarkerů opotřebení.
• Vývoj přenosných a on-site systémů pro rychlé laboratorní i terénní analýzy.

Závěr

GCxGC-TOFMS prokázala efektivitu pro kvantitativní stanovení PAU v motorových olejích a nabízí komplexní řešení kombinující vynikající chromatografické rozlišení s hmotnostní specifitou pro průmyslové i environmentální aplikace.

Reference

• Kelly C N Alonso D E Fell L M Binkley J E Quantitation of PAH in Engine Oils Using GCxGC-TOFMS LECO Corporation Saint Joseph MI USA