Analysis of diesel oil by using GC x GC-HRTOFMS (FI) with 2 different sets of column combinations

Význam tématu

Komplexní dvourozměrná plynová chromatografie (GC×GC) nabízí výrazně vyšší separační výkon než klasická jednořadá GC. Analýza složitých směsí, jako je nafta, vyžaduje rozlišení látek s podobnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi. V praxi to umožňuje detailní charakterizaci uhlovodíkových tříd, zlepšení kvality kontroly paliv a rozvoj pokročilých metod v petrochemickém průmyslu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat separační schopnosti GC×GC-HRTOFMS analýzy naftového vzorku při použití dvou odlišných kombinací kolonek. Jeden přístup (tzv. normální sestava) používal nejdříve nepolární a pak polární kolonu, druhý (obrácená sestava) pořadí prohazoval. Studie měla objektivně ukázat, jak volba druhé dimenze ovlivňuje rozlišení n-parafinů, naftenů a aromátů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek: dieselové palivo

Instrumentace:

• GC×GC-HRTOFMS systém JMS-T100GCV (JEOL Ltd.)
• Modulátor KT2004 (Zoex Corporation)
• Injekce split 100:1 při 280 °C, objem 0,2 µL
• Program pece: 50 °C (2 min), rampou 3 °C/min až na 300 °C
• Normální kolonová sestava: 1. BPX-5 (30 m × 0,25 mm; 0,25 µm), 2. BPX-50 (2 m × 0,1 mm; 0,1 µm)
• Obrácená kolonová sestava: 1. DB-WAXETR (30 m × 0,25 mm; 0,1 µm), 2. DB-1 (1 m × 0,1 mm; 0,1 µm)
• Modulační perioda: 6 s
• Ionizace FI+ při ‑10 kV, zdroj bez vyhřívání
• Rozsah m/z 35–500, rychlost akvizice 25 Hz

Hlavní výsledky a diskuse

Rozdíly mezi chromatogramy dvou sestav:

• Normální sestava efektivně odděluje aromatické uhlovodíky, n-parafiny a nafteny na základě polarity druhé dimenze.
• Obrácená sestava poskytuje lepší rozlišení mono- a polycyklických naftenů díky využití nepolární kolony ve druhé dimenzi a rozdílu bodu varu.
• FI ionizace umožnila přímou detekci molekulových iontů uhlovodíků s vysokou přesností (<1,2 mDa), což je u EI často problematické.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje detailní kvalitativní rozbor složitých směsí paliv s důrazem na různé třídy uhlovodíků.
• Vysoká citlivost a rychlost akvizice FI-TOFMS usnadňuje detekci molekulových iontů.
• Volba vhodné kolonové sestavy lze přizpůsobit konkrétním analytickým cílům (aromáty vs. nafteny).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace nových typů modulátorů pro ještě kvalitnější separaci.
• Propojení GC×GC s dalšími ionizačními technikami (APCI, APPI) pro širší spektrum sloučenin.
• Kvantitativní aplikace ve výzkumu transportních vlastností paliv a v monitoringu životního prostředí.

Závěr

Studie demonstruje, že volba pořadí kolon ve 2D GC zásadně ovlivňuje separační výkon pro různé třídy uhlovodíků v naftě. Kombinace GC×GC-HRTOFMS s FI ionizací přináší vysokou citlivost, rychlost a přesnost detekce molekulových iontů. Metoda je perspektivní pro detailní kvalitativní analýzu paliv a petrochemických vzorků.

Reference

• JEOL Ltd. JMS-T100GCV Application Data No.154 No.040, 2009