Qualitative analysis by comprehensive 2D GC / TOFMS - Analysis of sulfur-contained substances in diesel oil

Význam tématu

Komplexní dvoudimenzionální plynová chromatografie (GC×GC) spojená s časově-of-flight hmotnostní spektrometrií (TOFMS) představuje vysoce výkonnou techniku pro analýzu složitých směsí, jako jsou sírou obohacené sloučeniny v motorových palivech. Díky vynikající separační schopnosti GC×GC a rychlému snímání spekter umožňuje detailní identifikaci a spolehlivou charakterizaci látek v náročných matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Studie demonstruje kvalitativní analýzu sírou obsazených látek v dieselovém oleji pomocí kombinace GC×GC a TOFMS. Hlavním cílem je identifikovat klíčové organosírové sloučeniny, ověřit jejich molekulární ionty a přesně stanovit elementární složení na základě měření vysoce přesné hmotnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Ultrarychlá separace proběhla na systému Agilent 6890 GC vybaveném modulátorem ZOEX KT2004 a dvěma kolónami: HP-1ms (30 m×0,25 mm×0,25 µm) a DB-17 (2 m×0,1 mm×0,1 µm). Parametry:

• Oven: 50 °C (1 min) → 5 °C/min → 280 °C (6 min)
• Nástřik: 0,5 µl split 1:200, 280 °C
• Nosné plyn: helium, konstantní tlak 680 kPa
• Modulace: interval 6 s

Detekce proběhla na JEOL JMS-T100GC AccuTOF-GC:

• Ionizace: elektronové dopadové EI+ (70 eV, 300 µA)
• Rozsah m/z: 35–500
• Frekvence záznamu spektra: 25 Hz (interval 0,04 s)

Hlavní výsledky a diskuse

V GC×GC‐TOFMS chromatogramu byly sledovány ionty m/z 184, 198 a 212, odpovídající molekulárním iontům dibenzothiofenů. Tři hlavní sloučeniny (A, B, C) byly identifikovány jako:

• Dibenzothiophen (C₁₂H₈S), m/z 184.0343 (Δ −0.4 mDa)
• 3-Methyldibenzothiophen (C₁₃H₁₀S), m/z 198.0495 (Δ −0.8 mDa)
• 2,8-Dimethyldibenzothiophen (C₁₄H₁₂S), m/z 212.0654 (Δ −0.6 mDa)

Fragmentární ion m/z 152 (C₁₂H₈) potvrzuje odštěpení síry. Všechny rozdíly mezi vypočtenou a naměřenou hmotností jsou v rozsahu do ±1 mDa, což dokládá vysokou přesnost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoká separační schopnost GC×GC spolu s rychlým záznamem spekter AccuTOF-GC umožňuje:

• Detailní profilování složitých směsí s minimálními překryvy píků
• Spolehlivou identifikaci organosírných látek na základě přesné hmotnosti
• Rychlou a reprodukovatelnou analýzu v technologickém i environmentálním kontextu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření GC×GC-TOFMS v oblasti kvantifikace s využitím interních standardů a kalibračních křivek. Vývoj modulátorů s vyšším teplotním rozsahem a integrace s chemometrickými nástroji pro automatizaci interpretace dat umožní aplikaci metody v petrochemii, potravinářství i farmaceutickém průmyslu.

Závěr

GC×GC-TOFMS je robustní a vysoce selektivní přístup pro kvalitativní analýzu sírou obsahujících látek v komplexních matricích, jako je nafta. Kombinace vynikající separace a vysoké rychlosti záznamu spekter nabízí spolehlivé výsledky s vynikající přesností elementárního složení.

Reference

• JEOL Ltd. MS Data Sheet No. 040, No. 057 (2005).