Rapid analysis using inactivated fused silica tube (a.k.a. “guard column”) as a sample inlet (1)

Význam tématu

Analýza průměrné molekulové hmotnosti komplexních směsí, jako jsou surové ropy nebo syntetické polymery, je klíčová pro hodnocení jejich složení a vlastností.
Pevné ionizační metody FD a FI poskytují převážně molekulové ionty, což umožňuje přímý výpočet průměrné hmotnosti z naměřených hodnot m/z a intenzit.
Skupinová analýza podle funkčních skupin či stupně nasycení napomáhá rozčlenění složek a určení jejich polydisperzity a relativního zastoupení.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo porovnat rychlost, citlivost a rozsah detekce tří metod při analýze naftového paliva:

• kapilární GC/FI (oddělení kapilární kolony s FI),
• rychlá FD (zvýšené tempo rampování proudu emittru na TOF hmotnostním analyzátoru),
• blank tube inlet/FI (dovod vzorku pomocí neaktivní křemenné trubice jako guard column).

Studie sledovala schopnost zachytit nízkovroucí, vysokovroucí a stopové komponenty bez časově náročné separace.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorkování probíhalo na hmotnostním spektrometru JMS-T100GC AccuTOF GC s následujícími přístupy:

• Blank tube inlet/FI – krátká 3 m×0,1 mm neaktivní křemenná trubice v izotermní komoře GC dovádí vzorek přímo do zdroje FI.
• Kapilární GC/FI – ZB-5ms kolona 30 m×0,25 mm, 0,25 µm, programované ohřívání v GC a FI detekce.
• Rychlá FD – přímé pole desorpce s prudkým nárůstem proudu emittru pro zkrácení doby analýzy.

Hmotnostní analyzátor byl typu TOF s měřením celkového iontového proudu (TIC) a získáváním m/z spekter v reálném čase.

Hlavní výsledky a diskuse

Časové průběhy TIC ukázaly, že GC/FI trvala zhruba 25 minut, zatímco FD a blank tube inlet/FI zvládly analýzu do jedné minuty.
Srovnání spekter prokázalo:

• blank tube inlet/FI detekuje nízkomolekulární n-alkany (např. C18H38) chybějící ve FD,
• blank tube inlet/FI odhaluje vysokovroucí a stopové složky, které při GC/FI interagují se stacionární fází a nejsou detekovány.

Pro skupinovou analýzu, která využívá souhrnná spektra a sumu intenzit všech iontů, není separace nezbytná.

Přínosy a praktické využití metody

Blank tube inlet/FI kombinuje rychlost a univerzální rozsah detekce:

• minimální ztráty nízkovroucích složek ve srovnání s FD a DCI,
• lepší citlivost na vysokovroucí a stopové složky než při GC/FI,
• možnost větší injekce vzorku bez rizika přetížení kolony,
• zjednodušené nastavení GC bez potřeby optimalizace programů teploty.

Metoda je vhodná pro petrochemickou skupinovou analýzu, QA/QC a rychlý screening složitých směsí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace blank tube inlet/FI s high-throughput platformami a automatizovanými systémy vzorkování.
Rozšíření aplikací do bioolejů, polymerů a environmentálních vzorků zvýší poptávku po rychlých skupinových analýzách.
Vylepšení softwaru pro skupinové zpracování dat a kvantifikaci umožní přesnější charakterizaci i velmi složitých matric.

Závěr

Blank tube inlet/FI představuje efektivní alternativu k tradiční GC/FI a FD pro rychlé stanovení průměrné molekulové hmotnosti a skupinové charakteristiky komplexních směsí.
Metoda dosahuje krátkého času analýzy, širokého rozsahu detekce a jednoduché manipulace bez nutnosti separace.

Reference

M. Ubukata et al., J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., 56, 13–19 (2008).