Analysis of Gasoline Using a GC-MS

Význam tématu

Analýza benzinu je klíčová pro kontrolu kvality pohonných hmot, optimalizaci motorového provozu a sledování sezónních či geografických odlišností ve složení. Díky proměnlivému bodu varu a komplexnímu složení poskytuje detailní charakterizace benzinu informace potřebné pro vývoj lepších aditiv, regulaci emisí a zajištění shody s normami.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo podrobnou analýzou běžné automobilové benziny pomocí plynové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) identifikovat a kvantifikovat jednotlivé uhlovodíkové frakce. Důraz byl kladen na zmapování rozsahu uhlovodíků od C4 do C11 a porovnání typických složek v závislosti na podmínkách výroby a prostředí.

Použitá instrumentace

• GC-MS: Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra
• Kolona: HP-PONA 50 m × 0,25 mm I.D., film 0,50 µm
• Převodní rozhraní: 250 °C
• Kapalinový nosič: helium, konstantní lineární rychlost 30,6 cm/s
• Ionizační zdroj: elektronová ionizace, 200 °C

Metodika

Vzorek byl injektován v režimu split (poměr 1:250) o objemu 1 µl při teplotě komory 250 °C. Pece kolony byly programovány od 40 °C (1 min) při nárůstu 2 °C/min do 150 °C. Měření probíhalo ve scanovacím režimu v rozmezí m/z 35–500 po dobu 1–50 min. Data sampling interval činil 0,3 s.

Hlavní výsledky a diskuse

Celkový iontový chromatogram odhalil více než 60 složek, včetně alkanů (n-butan až n-undekan), alkenů (včetně cis/trans izomerů C4–C8), cykloalkanů (cyklopentan, cyklohexan a deriváty) a aromátů (benzen, toluen, xyleny, trimethylbenzeny, n-naftalen aj.). Retenční časy jednotlivých sloučenin se pohybovaly v rozmezí 3,24–44,79 min.
Rozmanitost komponent potvrzuje komplexnost benzinu a potřebu přesných analytických technik pro spolehlivou identifikaci i stopových frakcí. Zaznamenané chromatografické profily ukazují typická maxima pro lehké alifáty okolo 3–7 min a aromatické složky kolem 13–20 min.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a spolehlivá identifikace klíčových uhlovodíků pro kontrolu jakosti benzinu.
• Možnost sledování sezónních a regionálních odchylek ve složení pohonných hmot.
• Podpora vývoje aditiv a maziv cíleně ovlivňujících bod varu.
• Užitečné v laboratořích pro QA/QC, v rafinériích a ve výzkumných ústavech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj hyphenovaných technik (GC×GC-MS) umožní ještě detailnější separaci složek. Nasazení vysokorozlišovacích hmotnostních analyzátorů (TOF, Orbitrap) v kombinaci s pokročilou chemometrií přinese přesnější kvantifikaci a detekci stopových kontaminant. Automatizace přípravy vzorků a online monitoring změn složení přímo v procesu výroby dále zefektivní kontrolu kvality.

Závěr

Studie potvrdila, že GC-MS je efektivní nástroj pro detailní analýzu palivových směsí. Metoda umožňuje přesnou identifikaci širokého spektra uhlovodíků a je klíčová pro optimalizaci výroby, zajištění emisních norem a rozvoj nových aditiv.

Reference

Uvedená data vycházejí z interních materiálů výrobce Shimadzu, GCMS-QP2010 Ultra, First Edition: October 2011.