Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

توصيف نوعي لكسر مائي من الحرارية المائية لتسييل من الطحالب عن طريق 2D اللوني للغاز مع الوقت من الطيران الطيف الكتلي

Published: March 6, 2016 doi: 10.3791/53634
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Chemical & Biological Process Development, Pacific Northwest National Laboratory

Abstract

ثنائي الأبعاد اللوني للغاز إلى جانب مطياف زمن الطيران هو أداة قوية لتحديد وقياس المكونات الكيميائية في مخاليط معقدة. وغالبا ما يستعمل لتحليل البنزين ووقود الطائرات والديزل، وقود الديزل الحيوي وجزء العضوي الحيوي النفط / الحيوي للنفط. وفي معظم هذه التحليلات، البعد الأول من الفصل هو غير القطبية، يليه فصل القطبي. وقد تم فحص الكسور المائية لل-الخام الحيوية وغيرها من العينات المائية من إنتاج الوقود الحيوي مع مجموعات العمود مشابهة. ومع ذلك، كانت تقنيات إعداد عينة مثل اشتقاق، الاستخلاص بالمذيبات، واستخراج الصلبة مرحلة ضرورية قبل التحليل. في هذه الدراسة، وتميزت كسور المائية تم الحصول عليها من إسالة المياه الحارة من الطحالب التي اللوني للغاز ثنائي الأبعاد إلى جانب مطياف زمن الطيران بدون تقنيات إعداد العينات السابقة باستخدام الفصل القطبي في البعد الأول يتبعمن خلال فصل غير القطبية في الثانية. وتمت مقارنة المؤامرات ثنائي الأبعاد من هذا التحليل مع تلك التي تم الحصول عليها من تكوين عمود أكثر تقليدية. وتناقش النتائج من التوصيف النوعي للكسور المائية من الطحالب-الخام الحيوية في التفاصيل. ويسلط الضوء على مزايا استخدام الفصل القطبي تليها الفصل غير القطبية لتوصيف المواد العضوية في العينات المائية من قبل اللوني للغاز ثنائي الأبعاد إلى جانب مطياف زمن الطيران.

Introduction

نمو مطرد في الطلب على الوقود السائل، محدود الموارد الوقود الأحفوري، وعدم اليقين من إمدادات الوقود الأحفوري، والمخاوف من زيادة تركيز الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الغلاف الجوي قد زادت الوعي العالمي لمصادر الطاقة المتجددة 1. الطاقة الشمسية (بما في ذلك الخلايا الكهروضوئية والطاقة الشمسية الحرارية)، وطاقة الرياح، والطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية، وطاقة الكتلة الحيوية هي مصادر الطاقة المتجددة الأولية التي يمكن أن تحل محل المستمدة من الوقود الأحفوري الطاقة 2. من هذه، والكتلة الحيوية هي مصادر الطاقة البديلة القائمة على الكربون الوحيد لإنتاج وقود النقل السائلة والمواد الكيميائية ذات القيمة العالية 3. وتضم الكتلة الحيوية أي مواد عضوية مثل موارد الغابات، المخلفات الزراعية، والطحالب، والبذور الزيتية، والنفايات البلدية الصلبة، والنفايات الصناعية الغنية بالكربون (على سبيل المثال من صناعة اللب والورق أو من تجهيز الأغذية) 1. وتصنف الكتلة الحيوية إلى فئتين كبيرتين: المواد الأولية lignocellulosic وغير نباتية على أساس كومالخصائص الموضعية. تتكون الكتلة الحيوية Lignocellulosic من الكربوهيدرات واللجنين، في حين أن المواد الأولية غير نباتية لها البروتينات والكربوهيدرات والدهون / الزيوت 4. المواد الأولية Lignocellulosic، المشتقة من النباتات البرية، يمكن أن يرضي سوى 30٪ من الوقود الحالي السائل (البنزين ووقود الطائرات، والديزل) الطلب إذا المزروعة على نحو مستدام وتحصد 5،6. وبالتالي، والكائنات الدقيقة المائية غير نباتية، مثل الطحالب والفطريات، وتعتبر المواد الأولية المحتملة لإنتاج الوقود السائل المتجددة لتكملة موارد lignocellulosic.

المواد الأولية الطحالب لديها القدرة على تلبية وقود النقل السائل الحالي تتطلب 7،8. الطحالب لديها العديد من المزايا: إنتاجية عالية المساحية 8، والقدرة على النمو في ذات جودة منخفضة، والمالحة، أو مياه البحر 9، والقدرة على تتراكم الدهون الثلاثية أو الهيدروكربونات 7،8 كثيفة الاستخدام للطاقة. المائية تسييل (HTL) هو أحد المشاركين قابلا للتطبيق وقابلة للn الإصدار العملية التي تستخدم المياه المرتبطة بشكل طبيعي مع المواد الأولية الطحالب أو المائية 10،11. إنها عملية الحرارية والكيميائية مع درجات حرارة التشغيل من C والتشغيل الضغوط 250-400 درجة من 10-25 ميجا باسكال التي تنتج السائل المنتج، أو الخام الحيوية، والتي يمكن أن تتم ترقية إلى مخزون مزيج الوقود. الحيوية الخام المنتج من HTL من الطحالب لديها كسور العضوية والمائية مميزة وفصلها بسهولة. جزء عضوي من-النفط الحيوي يمكن تحويلها بكفاءة في مصفاة الأسهم مزيج جاهزة عبر الحفازة العمليات المائية المعالجة 11. جزء مائي الحيوي الخام يحتوي على ~ 30٪ من إجمالي الحاضر الكربون في المادة الخام الطحالب. على الرغم من أن الآلاف من المركبات وقد تم تحديد في مجرى مائي HTL، تتكون الكسور الغالبة من انخفاض بالأكسجين الوزن الجزيئي (بما في ذلك الأحماض، الكحول، الكيتونات، والألدهيدات) التي شكلتها تدهور الكربوهيدرات والدهون، وذرات غير متجانسة النيتروجين (بما في ذلك pyrroles، pyridines ، pyrazinوفاق، وإيميدازول) المستمدة من البروتين التحلل 12. دراسات على استخدام جزء مائي لتحسين الاقتصاد العملية الشاملة وكذلك الاستدامة ما زالت جارية. الغاز الاصطناعي يمكن أن تنتج من جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام عن طريق المائية الحفازة تغويز 10،13، 14. بدلا من ذلك، العضوية في جزء مائي يمكن أيضا تحويل حفاز لإضافات الوقود والمواد الكيميائية المتخصصة. يجري حاليا في المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ (PNNL) الأبحاث على تحسين تغويز المائية وفحص حافزا الدراسات الحفازة لتحويل المواد العضوية في الطور السائل المائي. لهذا العمل، النوعية، فضلا عن التوصيف الكمي للجزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام هو مطلوب. منذ يعتبر جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام تيار النفايات، وهناك عدد قليل جدا من الدراسات التي حللت جزء مائي من الطحالب الحيوي الخام 13،15. وعلاوة على ذلك، مؤخراوخلصت الدراسات إلى أن تحويل هذه HTL المياه الطحالب في المنتجات الحيوية ذات القيمة العالية من شأنها تحسين الاستدامة وكذلك الاقتصاد من القائم HTL الحيوي مصفاة 11. لذلك، ركزت هذه الدراسة على تطوير طريقة لتوصيف نوعي لجزء مائي الحيوي الخام تم الحصول عليها من HTL من الطحالب التي اللوني للغاز ثنائي الأبعاد إلى جانب مطياف زمن الطيران (GC × GC-TOF-MS).

GC × GC-TOF-MS هو الأكثر واعدة تقنية تحليلية الكروماتوغرافي إلى زيادة دقة (أو فصل المركبات الكيميائية في عينة)، ذروة القدرة (أي عدد من القمم حلها)، نسبة الإشارة إلى الضوضاء (لتحديد المركبات الكيميائية مع ثقة عالية)، وتجنب شارك في شطف من المركبات الكيميائية 16. من أجل تحقيق أقصى قدر من الدقة، والقدرة الذروة، ونسبة الضوضاء إشارة إلى، ترتبط عمودين GC مع مراحل ثابتة مختلفة في سلسلة باستخدام ج الصحافة مناسباonnector أو الجزئي النقابة 17 (انظر الشكل 1 الذي هو رسم بياني كتلة من GC × نظام GC-TOF-MS المستخدمة في هذه الدراسة). يقع المغير بين موصل الصحافة لائقا والأعمدة الثانوية إلى فخ، تركيز، وإعادة حقن النفايات السائلة من العمود الأساسي في العمود الثانوي 18. يحدث تعديل على العمود الثانوي في هذه الدراسة كما هو مبين في الشكل 1. العمود الثانوي ثم متصلا TOF-MS عبر خط التجميع نقل.

وقد استخدم GC × GC-TOF-MS سابقا عن نوعية وكذلك التحليل الكمي للعينات العضوية مثل النفط الخام 16،19، والبنزين، الوقود النفاث والديزل وقود الديزل الحيوي، وجزء عضوي من الوقود الحيوي 20- 22 المنتجة من الحرارية والكيميائية وكذلك تحويل الحرارية الحفازة عمليات 23،24. لتوصيف هذه العينات العضوية في GC × أدوات GC-TOF-MS، عمود غير القطبية طويلة ثكما تستخدم العمود الأساسي، في حين تم استخدام العمود القطبي قصيرة كعمود الثانوي. هذا التكوين العمود التقليدي يحل المركبات الكيميائية على أساس الاختلافات في التقلب على مدى البعد الأول، تليها قطبية في البعد الثاني 18. العينات المائية أو المياه من العمليات البيولوجية، وتجهيز الأغذية، والنفايات البيئية وأيضا يتميز باستخدام مماثلة / تكوينات العمود الابتدائية بعد العينة كانت من خلال إعداد الخطوات 17،25-30. كانت جميعها تستخدم تقنيات إعداد عينة مثل اشتقاق، واستخراج المرحلة الصلبة، واستخراج المذيبات العضوية قبل GC × تحليل GC-TOF-MS 17،27-29،31،32. وكان الهدف من هذه التقنيات في خفض قطبية المركبات في عينة لتحليلها باستخدام تكوين العمود التقليدي 33. كان يعمل استراتيجية بديلة في هذه الدراسة بناء على طبيعة العينة (المركبات العضوية هنا القطبية في الماء)الاستفادة من التكوين الأساسي / الثانوي العكسي العمود GC × تحليل GC-TOF-MS. منذ جزء مائي الحيوي الخام المنتج من HTL ديه المركبات القطبية 13، تم استخدام مزيج العمود عمود القطبي الابتدائي والثانوي عمود غير القطبية في GC × GC-TOF-MS دون أي تحضير عينة المنبع. هذا المزيج العمود الأساسي / الثانوي يحل المركبات الكيميائية على أساس الاختلافات في قطبية على البعد الأول، تليها تقلب في البعد الثاني. توجد طرق تحليلية محدودة في الأدب لتوصيف العينات المائية باستخدام اللوني للغاز ثنائي الأبعاد دون تجهيز العينات السابقة 15.

وكان الهدف من هذه الدراسة لتحديد المركبات الكيميائية الموجودة في جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام. ولتحقيق هذا الهدف، وهو GC × GC-TOF-MS طريقة الحصول على البيانات وضعت مع مجموعة عمود من الأعمدة القطبي (متزمتآرى) × غير القطبية (الثانوي). Klenn وآخرون. (2015) اقترح أن زيادة طول العمود الأساسي (خاصة 60 م الأعمدة GC) وخفض درجة الحرارة إزاحة العمود الثانوي فيما يتعلق العمود الأساسي إلى تعظيم الذروة القدرات وقرار 16-18. ولذلك، فإن 60 متر العمود الأساسي و 5 ° C تعويض درجة حرارة العمود الثانوي فيما يتعلق العمود الأساسي استخدمت في هذه الدراسة. تم تحديد فترة التشكيل الأمثل بعد بروتوكول الموصوفة في هذه الدراسة (انظر القسم 4). وتم تحديد سعر منحدر الأمثل للGC درجة حرارة العمود بطريقة التجربة والخطأ ويشبه القيمة المقترحة في الأدب 16-18. لمناقشة مزايا هذه التركيبة عمود للعينات المائية، قمنا بتحليل عينات المياه HTL الطحالب مع مزيج العمود التقليدي لل× غير القطبية القطبية. تم توظيف المعلمات التشغيل المقترحة في الأدب لتحليل مائيجزء من الطحالب-الخام الحيوية مع × غير القطبية مزيج العمود القطبي 18.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

التحضير 1. عينة

  1. توليد مائي تيار المنتجات المخلوطة / العضوية عبر HTL تدفق مستمر من الطحالب وفقا لتصميم المفاعل وإجراء التجارب وجدت في الأدب 10،11.
  2. استخدام فاصل الجاذبية لفصل تيار المنتج إلى المرحلة المائية والمرحلة العضوية.
  3. تصفية 10 مل من المرحلة المائية HTL باستخدام 0.45 ميكرون تصفية حقنة وتخزينها في الثلاجة الحفاظ على 4 درجات مئوية لمدة GC × تحليل GC-TOF-MS.

2. مكونات صك

  1. استخدام اللوني للغاز (GC) مجهزة رباعية طائرة مرحلة المزدوج القائم على تبريد المغير والوقت من الطيران (TOF) مطياف الكتلة (MS) لهذه التجارب.
  2. تكوين لصناعة السيارات في العينات لحقن 1 ميكرولتر من كل عينة أو معيار في GC. استخدام تصميم القطاعات العشوائية من عينة وحقن القياسية لتسلسل لصناعة السيارات في العينات كما هو موضح في الأدب (13). وrandomiيستخدم زيد تصميم كتلة عادة في الدراسات الكمية للسيطرة على عملية الصك. مختبرنا يستخدم التصميم بشكل روتيني حتى في الدراسات المقارنة للتحقق من عملية الصك.
  3. ربط العمود الأساسي والثانوي باستخدام موصل الصحافة ضيق الوقت قبل المغير. تأكد من أن كلا حواف كل من الأعمدة الأساسية والثانوية يتم قطع مباشرة بدون حواف حادة قبل الاتصال موصل الصحافة ضيق.
  4. وضع الطويق على العمود GC ثم ربط العمود الأساسي لحاقن GC بحيث 5 ملم من العمود داخل حاقن.
  5. تأكد من أن الزجاج الخطوط الملاحية المنتظمة، غير عصا بطانة يا الدائري وحواجز لحاقن GC جديدة وخالية من التلوث.
  6. استخدام 1/16 س 0.5 ملم الحلقات خط نقل معرف لربط العمود ونقل خط الثانوي. وضع جزء 0.2 متر من العمود الثانوي في خط النقل.
  7. ضمان أن جزءا 0.1 متر من العمود الثانوي في المغير.
  8. استخدام عالية جدا الهليوم نقاءالغاز والغاز الناقل للGC بمعدل تدفق -1 1.5 مل دقيقة.
  9. ضمان وجود ما يكفي من النيتروجين السائل في ديوار الذي يعمل كمبرد في المغير. ويمكن توقع مستوى النيتروجين السائل في ديوار باستخدام مقياس الضغط تعلق على منفذ لها. وباسكال القراءة 69 من قياس الضغط تشير إلى أن ديوار كامل، في حين يشير 0 كيلو باسكال أن تكون فارغة.

3. بروتوكولات قبل تحليل العينات

  1. تأكد من عدم وجود تسرب الرئيسية في الصك. إذا كانت القراءة قياس الفراغ من TOF-MS أعلى من 2.7 × 10 -5 باسكال 1.5 مل معدل تدفق العمود دقيقة -1 القيادة العامة، وهذا يشير إلى وجود تسرب كبير في النظام.
  2. انشاء مراقبة الجودة (QC) طريقة وتشغيل المدمج في بروتوكول "الاستحواذ تعديلات نظام" لتحقيق استجابة إشارة القصوى باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
  3. تشغيل المدمج في بروتوكولات "أداة التحسين" أسلوب مراقبة الجودة، في سلسلة - filamالتركيز والأنف والحنجرة، والتركيز البصري أيون واختبارات المعايرة الجماعية باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة. تأكد من أن اختبار معايرة الجماعية يمر. وتضمن هذه الطريقة QC أن جميع المعلمات الأجهزة الصك هي على المستوى الأمثل.
  4. إجراء "فحص تسرب" باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة. تحليل تلقائيا بإنشاء تقرير فحص تسرب. تأكد من أن التركيز النسبي لل28 (ن 2)، 32 (O 2) و 18 (الرطوبة) يجب أن يكون أيونات أدناه أقل من 10٪، 3٪ و 5٪ من أطياف الشامل القياسي الداخلي من 69 أيون، على التوالي.
  5. ضبط TOF-MS باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
  6. تشغيل طريقة لمراقبة الجودة وكذلك بروتوكول ضبط TOF-MS قبل وبعد الاختيار تسرب، وكذلك أثناء تحليل العينات والمعايير.

4. بروتوكول لتحديد الأمثل فترة التحوير من المغير

  1. تعسفا تحديد فترة تعديل طويلة (على سبيل المثال 10 ثانية أو 13 ثانية). حقن عينة كما هو موضح في 2.2.
    2. الشكل 2 بوضوح توضيح تحديد الوقت الاحتفاظ في البعد الثاني من المؤامرة كفاف.
  2. زيادة فترة التشكيل المستخدمة في الخطوة 4.1 وإجراء التحليل مرة أخرى إذا كان "التفاف حول" لوحظ 18. يحدث التفاف حول الظواهر إذا القمم في البعد الثاني elutes تحت خط الأساس من البعد الأول. يظهر المثال كفاف مؤامرة ل"ملفوف" في معلومات تكميلية الشكل (3).
  3. كرر الخطوات من 4.2 و 4.3 حتى يتم تحديد القيمة المثلى.

5. معلمات التجريبية من أداة مجموعة المتابعة

  1. تثبيت القطبي (60 م × 0.25 مم × 0.5 ميكرون سمك الفيلم) العمود الشعري كعمود أساسي وغير القطبية (2.3 م × 0.25 مم × 0.5 ميكرون سمك الفيلم) كابيلاعمود راي كعمود الثانوي. خبز كل من العمود الأساسي والثانوي لا يقل عن 2 ساعة لإزالة كميات ضئيلة من الرطوبة والهواء والملوثات المرتبطة أعمدة GC جديدة.
  2. استخدام عالية جدا غاز الهليوم النقاء كما الناقل للغاز لGC بمعدل تدفق -1 1.5 مل دقيقة.
  3. تعيين حاقن GC إلى درجة حرارة 260 درجة مئوية ونسبة الانقسام 1: 250.
  4. استخدام البرنامج التالي درجات الحرارة للعمود الرئيسي: درجة حرارة ثابتة من 40 درجة مئوية لمدة 0.2 دقيقة تليها زيادة درجة الحرارة إلى 260 درجة مئوية عند 5 درجات مئوية دقيقة -1، تليها على درجة حرارة ثابتة من 260 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
  5. الحفاظ على المغير درجة الحرارة 5 درجات مئوية أعلى من العمود الثانوي ودرجة حرارة العمود الثانوية في أعلى من العمود الأساسي 5 درجات مئوية.
  6. استخدام فترة التشكيل الأمثل لل4 ثانية مع 0.8 ثانية من النبض الساخن و 1.2 ثانية من نبض البارد. يتم حتديد هذه القيمة على بروتوكول صفها في الطائفةأيون 4.
  7. ضبط درجة الحرارة خط نقل إلى 270 درجة مئوية.
  8. تعيين تأخير اقتناء أو تأخير المذيبات 0 ثانية.
  9. تعيين نطاق أقل وأعلى من م / ض إلى 35 و 800 على التوالي.
  10. تعيين نسبة الاستحواذ للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد في 400 أطياف / ثانية.
  11. الحفاظ على MS كشف عن الجهد عند 150 V أعلى من القيمة الأمثل.
  12. الحفاظ على درجة حرارة مصدر MS أيون في 225 درجة مئوية.

تحليل 6. البيانات

  1. تنفيذ معالجة البيانات باستخدام البرنامج الذي تم توفيره من قبل الشركة المصنعة الصك.
  2. حدد المهام التالية في أسلوب تحليل البيانات - حساب خط الأساس، والعثور على قمم أعلى من خط الأساس، بحث مكتبة وحساب هي / الارتفاع.
  3. تتبع خط الأساس من خلال ملف البيانات. أدخل تعويض الأساس إلى 0.5.
    أدخل ذروة العرض المتوقع من 15 ثانية في البعد الأول و 0.15 ثانية في البعد الثاني.
  4. تعيين نسبة الإشارة إلى الضجيج كما 5000 وتشابه قيم> 850 للهوية منذfication من المركبات.
  5. حدد المتاحة تجاريا مكتبة الطيفية الجماعية للتعرف على المركبات الكيميائية الموجودة في عينات وتعيين وضع البحث المكتبة إلى الأمام.
  6. معالجة ملفات البيانات باستخدام هذه البيانات طريقة التحليل باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة. فإنه يتطلب على الأقل 1 ساعة لمعالجة ملف البيانات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ومجموع ايون اللوني (TIC) التي تم الحصول عليها لجزء مائي من الطحالب الحيوي الخام تحليلها مع مجموعة عمود يظهر × القطبي غير القطبية في الشكل (4). مرة والاحتفاظ بهم والتشابه أو عامل مباراة القيم من المركبات التي تم تحديدها من خلال البحث على وطني وجدولتها معهد للمعايير والتكنولوجيا مكتبة (NIST) في الجدول 1. وقد لوحظت بالأكسجين (مثل cyclopenatanone، مركبات furanic وdianhydromannitol) والأحماض العضوية (بما في ذلك حمض الخليك، حامض propanoic وحمض البوتانويك) في HTL الطحالب المائية 34. يمكن أن تتشكل هذه المواد الكيميائية من تدهور جزء الطحالب الكربوهيدرات خلال HTL 13. بالإضافة إلى بالأكسجين، المرحلة المائية لديها النيتروجين التي تحتوي على مركبات (N-المركبات) مثل البيريدين، بيرازين، أسيتاميد، succinimide ومن ألكيل مشتقات. ومن المفترض أن هذه المركبات هي نواتج تحلل المتواجداعتصامات في 4،35 الكتلة الحيوية الطحالب.

تم التحقق من القمم العالية الكثافة المحددة في مؤامرة كفاف لجزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام عن طريق تحليل المعايير. تم إعداد المعايير التي تحتوي على الأحماض العضوية وN-المركبات وتحليلها في GC × GC-TOF-MS. وترد إجمالي اللوني ايون من الأحماض العضوية المعايير القياسية وN-مجمع في الشكل (5). زمن الانحباس والقيم تشابه المعايير هي مرتبة في الجدول (2) وتتوافق مع المركبات الكيميائية التي تم تحديدها في المياه HTL الطحالب. وقد لوحظ العمود تنزف لكل المعايير والعينات في درجات حرارة عالية (> 250 درجة مئوية). تم الإبلاغ عن هذا تنزف العمود سابقا في الأدب للأعمدة GC القطبية 18. وقد لوحظ ثاني أكسيد الكربون (CO 2) في الماء الطحالب HTL في حين لم يكن ينظر إليه في المعايير (أنظر الشكلين 4 و 5). هذا ومؤشراتكيتس أن جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام قد حلت CO 2، والتي يمكن أن تنتج خلال HTL المواد الأولية الطحالب 11.

تم تحليل جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام أيضا مع مجموعة العمود التقليدي لل× غير القطبية القطبية التي كانت تستخدم على نطاق واسع في الأدب (17). ويرد مجموع اللوني ايون المياه HTL الطحالب من GC × تحليل GC-TOF-MS مع الفصل الأول غير القطبية يليه فصل الثانوي القطبي في الشكل (6). وكما هو مبين في الشكل (6)، والأحماض العضوية وN-مركبات الحالي في جزء مائي من الطحالب أزل-النفط الحيوي مع ذروة أكثر من واحد. حمض الخليك والأحماض العضوية الأخرى أزل طوال فترة التحليل، وخاصة في البعد الأول. / جدولت مرات الاحتفاظ وتشابه القيم الثقة من المركبات التي تم تحديدها من خلال البحث على مكتبة نيست في الجدول 3) أقل من ذلك من × القطبي غير القطبية (50، انظر الجدول 1)، في حين باستخدام نفس الأسلوب تحليل البيانات. يمكن الاستنتاج أن قدرة الذروة، الأشكال الذروة، وقرار من الماء HTL الطحالب كانت سيئة للتحليل حيث غير القطبية هي الابتدائية والقطبية هو فصل ثانوي. لذلك، هذا التكوين عمود × غير القطبية القطبية ليست مناسبة للالنوعية وكذلك توصيف كمي مائي الطحالب الحيوي النفط الخام دون إعداد نموذج مسبق.

وكان من فترة طويلة تعديل (انظر المحور الثانوي من الشكل 6) اللازمة لوصف جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام ل× غير القطبية التكوين القطبي. كما هو موضح سابقا في الشكل (4)، وكان الوقت التشكيل قصيرة من 4 ثانية كافية لتوصيفن من الماء الطحالب HTL باستخدام مزيج عمود × القطبية غير القطبية. منذ ينصح وقت تعديل قصيرة لGC × تحليل GC 16-18 الإبقاء على الفصل التي تم الحصول عليها في البعد الأول، وهذا هو ميزة أخرى لاستخدام × القطبي غير قطبي لتوصيف المياه HTL الطحالب.

GC × تحليل GC-TOF-MS من الطحالب المائية الحيوية الخام مع تكوين × قطبي العمود غير القطبية تنتج متناظرة ذروة الشكل، ويحسن الذروة قدرة ودقة عالية بالمقارنة مع تكوين العمود التقليدي لل× غير القطبية القطبية. وبالتالي، وصف تحليل GC × GC-TOF-MS باستخدام × القطبي غير القطبية يمكن استخدامها لتقدير المركبات الكيميائية الموجودة في جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام دون أي تقنيات إعداد عينة.

الشكل 1 الشكل 1: بلوك مخطط تدفق GC × GC-TOF-MS تستخدم في هذه الدراسة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: مؤامرة كونتور من HTL الطحالب جزء مائي تم الحصول عليها باستخدام مزيج عمود × القطبي غير قطبي لتحديد وقت التشكيل الأمثل وقد تم اختيار 10 ثانية بشكل عشوائي. لم يلاحظ أي قمم> 4 ثانية في البعد الثاني. لذلك، تم تحديد 4 ثانية من الوقت التشكيل الأمثل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
Figure 3: مؤامرة كونتور من HTL جزء مائي الطحالب التي تظهر "التفاف حول" ظاهرة التفاف حول الظواهر يحدث إذا القمم في البعد الثاني elutes تحت خط الأساس من البعد الأول. تم استخدام 3.5 م طول العمود الثانوي للحصول على هذا كفاف مؤامرة. وقد تم جمع هذه المؤامرة على شرح واضح التفاف حول الظواهر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4: مؤامرة كونتور من HTL الطحالب جزء مائي تم الحصول عليها باستخدام مزيج عمود × القطبي غير القطبية المركبات الكيميائية تم تحديدها باستخدام نيست 2008 مكتبة. وحدات محور الابتدائية والثانوية هي ثواني. تمت جدولة القيم تشابه المركبات الكيميائية المحددة في الجدول 1. 1 → 1-هيدروكسي-2-propanone. 2-ميثيل 2 → 1-واحدة 2-cyclopenten؛ 3 → N، N -dimethyl اسيتاميد. 4 → 2-cyclopente-1-واحد، 3-الميثيل؛ ، 2،3-ثنائي ميثيل 5 → 1-واحدة 2-cyclopenten؛ 6 الاحماض → 3-pentenoic، 4-الميثيل؛ 7 → 2-pyrrolidinone، 1-الميثيل؛ 8 → propanamide. 9 → 1H-إميدازول 1-ميثيل-4-nitro-. 10 → N -propyl succinimide. 11 → الجليسرين. 12 → 3-pyridinol. 13 → 2،5-pyrrolidinedione. 14 → اسيتاميد، N - (2-الفنيل)؛ 15 → N - (2-هيدروكسي) succinimide. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الشكل (5): (أ) مؤامرة كونتور من مستوى تحتوي على حامض الخليك، حامض propanoic، البوتانويك حامض، و2-بونانون باستخدام مزيج من عمود × القطبي غير القطبية. (ب) مؤامرة كفاف من مستوى يحتوي على الأسيتون، والإيثانول، البيريدين، اسيتاميد بيرازين، N -methylsuccinimide، succinimide، وN - succinimide (2-هيدروكسي) باستخدام مزيج عمود × القطبي غير القطبية. جدولتها هي القيم تشابه المعايير في الجدول 2. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6: مؤامرة كونتور من HTL الطحالب جزء مائي تم الحصول عليها باستخدام مزيج عمود × غير القطبية القطبية ويبين هذا الرقم قرار الفقراء من المواد العضوية الخفيفة، والأحماض العضوية وN-المركبات. تمت جدولة القيم تشابه المركبات الكيميائية المحددة في الجدول 3.34fig6large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

</ tr>

الجدول 1: قيم التشابه والاحتفاظ الوقت من المركبات الكيميائية الموجودة في المياه والطحالب HTL باستخدام مزيج عمود × القطبي غير قطبي تم تحديد المركبات باستخدام 2008 مكتبة نيست. سلم القيم التشابه هو 0-999. قيم تشابه أعلى تتوافق مع مباراة أقرب من الأطياف التي تم الحصول عليها لتلك العينة إلى أن للمجمع في قاعدة البيانات نيست. يمثل RT الوقت الاحتفاظ من المركبات الكيميائية (الابتدائي والثانوي).

اسم RT (ثانية) تشابه
ثاني أكسيد الكربون 215، 1.64 999
الأسيتون 347، 1.89 967
2-بونانون 435 2.12 965
الإيثانول 467، 1.75 949
2-Pentanone 539، 2.36 942 3-Pentanone 539، 2.41 940
البيريدين 887 2.11 967
Cyclopentanone 903، 2.25 962
بيرازين 939، 1.99 945
البيريدين، 2-ميثيل 943، 2.28 950
بيرازين، ميثيل 1035، 2.16 964
البيريدين، 3-ميثيل 1087، 2.25 947
2-بروبانون، 1-هيدروكسي 1107، 1.71 950 </ td>
بيرازين، 2،5-dimethyl- 1131، 2.35 950
بيرازين، 2،6-dimethyl- 1139، 2.33 953
بيرازين، ethyl- 1151، 2.34 954
بيرازين، 2،3-dimethyl- 1171، 2.32 963
2-Cyclopenten-1-واحد، 2-ميثيل 1223، 2.19 960
بيرازين، 2-إيثيل-6-ميثيل 1235، 2.54 926
بيرازين، trimethyl- 1263، 2.49 944
N، N -dimethyl- 1275، 1.97 957
حمض الخليك 1339، 1.53 963
بيرول 1443، 1.65 970
حمض Propanoic 1475، 1.55 953
2-Cyclopenten-1-واحد، 3-ميثيل 1475، 2.04 956
2-Cyclopenten-1-واحد، 2،3-dimethyl- 1503، 2.22 884
Propanoic حامض، 2-ميثيل 1515، 1.58 929
3-Pentenoic حامض، 4-ميثيل 1583، 1.95 897
اسيتاميد، N -ethyl- 1603، 1.71 950
حمض البوتانويك 1607، 1.58 941
اسيتاميد، N السلفون 1615، 1.63 963
Propanamide، N السلفون 1663، 1.70 956
البوتانويك حامض، 3-ميثيل 1667، 1.60 928
2-Pyrrolidinone، 1-ميثيل 1703، 1.96 936
3،4-Dimethyldihydrofuran-2،5-ديون عام 1759، 2.05 719
اسيتاميد 1783، 1.53 976
1،2-Cyclopentanedione 1819، 1.67 888
Propanamide 1847، 1.57 870
1H-إميدازول 1-ميثيل-4-nitro- 1883، 1.88 671
2،5-Pyrrolidinedione، 1-ethyl- 1975، 1.85 936
تأكسد-2،5-ديون 1975، 1.98 798
2،5-Pyrrolidinedione، 1-ميثيل 2011، 1.76 960
2075، 1.92 861
2-Pyrrolidinone 2175، 1.65 976
2-Piperidinone 2295، 1.73 959
Dianhydromannitol 2419، 1.70 944
الجلسرين 2463، 1.47 888
3-Pyridinol 2586، 1.50 921
2،5-Pyrrolidinedione 2646، 1.50 923
N - [2-هيدروكسي] succinimide 2902، 1.69 941
اسم RT (ثانية) تشابه
الأسيتون 347، 1.89 952
2-بونانون 435 2.12 934
الإيثانول 467، 1.76 952
البيريدين 887، 2.10 947
بيرازين 939، 1.99 928
حمض الخليك 1339، 1.53 981
حمض Propanoic 1471، 1.56 948
حمض البوتانويك 1603، 1.59 935
اسيتاميد 1783، 1.54 961
2011، 1.76 957
2،5-Pyrrolidinedione 2642، 1.52 940
N - [2-هيدروكسي] succinimide 2902، 1.71 935

حللت زمن الانحباس وتشابه قيم المعايير باستخدام × القطبية غير قطبي: الجدول 2. وقد تم تحديد المركبات باستخدام مكتبة نيست 2008، وسلم القيم التشابه هو 0-999. قيم تشابه أعلى تتوافق مع مباراة أقرب من الأطياف التي تم الحصول عليها لمعيار لأنه لمجمع في قاعدة البيانات نيست. يمثل RT الوقت الاحتفاظ من المركبات الكيميائية (الابتدائي والثانوي).

<ارتفاع طن تبريد = "21">
اسم RT (ق) تشابه
حمض الكارباميك، ملح أحادي 234، 0.521 999
حمض الكارباميك، ملح أحادي 234، 0،653 981
ثلاثي ميثيل أمين 243، 0.540 922
الأسيتون 243، 0.648 927
ثنائي ميثيل الاثير 243، 0.720 932
ثنائي ميثيل أمين 252، 0،578 925
2-بونانون 261، 0،684 933
حمض الخليك 261، 3،139 963
Methanethiol 306، 0.550 924
بيرازين 333، 1،157 949
البيريدين 342، 1.063 950
Cyclopentanone 378، 1.032 944
بيرازين، ميثيل 405، 1،217 954
اسيتاميد، N السلفون 414، 4.850 887
2-Cyclopenten-1-واحد، 2-ميثيل 504، 1،409 951
بيرازين، 2،5-dimethyl- 513، 1،207 919
بيرازين، 2،3-dimethyl- 522، 1.265 905
2،5-Pyrrolidinedione، 1-ميثيل 801، 4،178 955
Quinuclidine-3-رأ 828، 2.750 680
2،5-Pyrrolidinedione، 1-ethyl- 873، 3،058 889
2-Piperidinone 954، 5،474 954
آابرولاآتام 963، 2،458 746
N - [2-هيدروكسي] succinimide 1089، 2.429 857
N - [2-هيدروكسي] succinimide 1260، 2.278 814
1-Phenethyl-pyrrolidin-2،4-ديون 1791، 3.742 788
5،10-Diethoxy-2،3،7،8-tetrahydro-1H، 6H-dipyrrolo [1،2 واحد؛ (1)، 2'-د] بيرازين عام 2016، 4.608 787

الجدول 3: القيم التشابه والاحتفاظ الوقت من المركبات الكيميائية المحددة في الماء الطحالب HTL باستخدام مزيج عمود من غير قطبي5؛ القطبية. وقد تم تحديد المركبات باستخدام مكتبة نيست 2008. سلم القيم التشابه هو 0-999. قيم تشابه أعلى تتوافق مع مباراة أقرب للأطياف تم الحصول عليها من العينة إلى أن للمجمع في قاعدة البيانات نيست. يمثل RT الوقت الاحتفاظ من المركبات الكيميائية (الابتدائي والثانوي).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

النتائج تبين بوضوح قدرة الجمع بين عمود × القطبي غير القطبية لحل المركبات القطبية والمواد المتطايرة الخفيفة الموجودة في جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام دون تقنيات إعداد العينات السابقة. وقد لوحظ جذري ذروة المخلفات لالأحماض العضوية وN-المركبات أثناء استخدام × مزيج العمود القطبي غير القطبية. لم يكن لوحظ هذه الذروة المخلفات لأوائل العضوية الخفيفة يبلغ حجمه. وكان هذا السلوك استنساخه عند التحقق من وثيقة خالية من التسريبات (كان الفراغ في TOF-MS أدناه 2.7 × 10 -5 باسكال لمعدل تدفق الغاز GC الناقل من 1.5 مل دقيقة -1). ومن المتوقع أنه إذا كان هناك مشكلة مع حجم القتلى في الموصل ضيق الصحافة أو ما اذا كان البرد معدل تدفق طائرة يكون مبالغا فيه أن سلوك من شأنه أن يلاحظ عبر اللوني. ومع ذلك، والمركبات يبلغ حجمه حتى وقت متأخر (لم يتم التعرف على الشكل) لا الذيل. ولذلك، فإننا نستنتج أن هذا هو نتيجة لaqueالأوس عينة حقن / عمود مزيج التكوين.

نسبة الانقسام هو حجم العينة التي تدخل العمود مقابل مبلغ خسر أمام تدفق الانقسام. وارتفاع نسبة تقسيم أصغر كمية من العينة التي تم طرحها داخل العمود. عموما هذا ينتج قمم أكثر كفاءة من شأنه أن يحسن قدرة الذروة. يمكن تحديد نسبة الانقسام المناسبة لعينات منع المشاكل من العمود الحمولة الزائدة (نسبة الانقسام منخفضة جدا) أو القضايا مع الكشف عن مركب (نسبة الانقسام عالية جدا). ولذلك، فإن نسبة انقسام 1: تم استخدام 250 في GC × طرق الحصول على البيانات GC-TOF-MS لكل من مجموعات عامود لمنع العمود التحميل وأيضا لتحسين قدرة الذروة.

قيم تشابه للمركبات الكيميائية التي تم تحديدها هي في حدود 850-999. هذا يدل على أن يتم تحديد المركبات الكيميائية مع الثقة أكثر من 85٪. وقد تحقق ذلك باستخدام معدل اكتساب MS 400 أطياف / ثانية في GC × GC211، TOF-MS طرق الحصول على البيانات. 400 أطياف / ثانية معدل اكتساب يحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء من قمم مما يزيد من القيم التشابه من المركبات الكيميائية التي تم تحديدها 17. قيم تشابه أعلى تمكننا من تحديد المركبات الكيميائية مع ثقة عالية. ومع ذلك، وهذا ارتفاع MS النتائج نسبة الاستحواذ في بيانات طويل وقت التحليل. ولذلك، فمن المستحسن استخدام / ثانية MS معدل اقتناء 200 الأطياف لتقدير حجم هذه العينات مما يقلل من الوقت لتحليل البيانات.

وGC × GC-TOF-MS طريقة الحصول على البيانات وضعت للتميز مائي الطحالب الحيوي النفط الخام مع × القطبي غير القطبية يمكن زيادة تحسين طريق زيادة طول العمود الثانوي. عن طريق زيادة طول العمود الثانوي، ويمكن تحسين دقة في البعد الثاني الذي تمكن من الفصل بين أيزومرات الموجودة في العينة 16،17. ويمكن أيضا أن تكون زيادة تحسين قدرة الذروة مع زيادة فيطول العمود الثانوي. المياه HTL الطحالب يتميز في هذه الورقة هي المخففة 11 (تحتوي على ما يقرب من 3 مجموع٪ بالوزن من الكربون) وقد لا تحتاج إلى عمود يعد الثانوي. ومع ذلك، يمكن لهذه التوصية أن يكون مفيدا خلال توصيف العينات المائية المعقدة ومركزة.

منذ الحد الأقصى لدرجة الحرارة للبرمجة العمود القطبية هي 260 درجة مئوية، وهذه الطريقة لا يمكن أن أزل ارتفاع نقطة الغليان المركبات الكيميائية مثل الأحماض سلسلة طويلة الدهنية، أحادي جلسريدات، دى جلسريدات والدهون الثلاثية والأوليغومرات من الأحماض الأمينية وكذلك السكريات 16. العينات التي تحتوي على هذه المركبات، وعند تحليلها، قد تلوث حاقن GC والأعمدة. تلوث حاقن GC والأعمدة يؤدي إلى ذروتها المخلفات، وتغير في الوقت الاحتفاظ من المركبات الكيميائية، وضوضاء عالية أو منخفضة نسبة للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد والتي هي غير مرغوب فيه لالنوعية وكذلك توصيف الكمي الإشارة إلى الضوضاء. وبالتالي، عندما utilizinز هذا المزيج عمود لتحليل العينات المائية التي تحتوي على ارتفاع غليان المركبات الكيميائية نقطة المحللين أن استخدام أساليب ملائمة لمراقبة الجودة.

المركبات الكيميائية المحددة في جزء مائي من الطحالب الحيوي النفط الخام لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. البيريدين، بيرازين ومشتقات ألكيل هم المواد الكيميائية الوسيطة لإنتاج الكيماويات الزراعية، والمخدرات، 36،37، وتستخدم على نطاق واسع كمادة مذيبة في الحفز المتجانس 38،39. وبالمثل، يكون مشتقات succinimide أيضا مجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك سيطة البوليمر والمنظفات 40، الأدوية السريرية 41،42، المواد المضافة للوقود وزيوت التشحيم المضافة للنفط 40. الأحماض العضوية الموجودة في المياه والطحالب HTL يمكن استخدامها كمادة وسيطة في عمليات المحفزة لإنتاج الكيتونات أو استرات لسهولة انفصال من المرحلة المائية 43.

وGC × طريقة GC-TOF-MS وضعت للعشره مزيج عمود × القطبية غير القطبية في هذه الورقة ويمكن أيضا أن تستخدم لتحليل عينة مياه من عملية بيولوجية، وتجهيز الأغذية، والنفايات البيئية. واستخدم الباحثون هذه التركيبة عمود لتوصيف العينات العضوية 44-47. ويذكر أن هذا الجمع العمود هو أفضل لفصل فعلي من فئات مختلفة من الهيدروكربونات - الأليفاتية والعطرية والبنزين الكيل والعطريات ثنائي النواة 44-46. لذلك، وذلك باستخدام الفصل القطبي للبعد الأول من فصل وغير القطبية للبعد الثاني من الفصل سيكون تكوينات العمود مناسبة لتوصيف كل من مائي وكذلك جزء العضوي الحيوي الخام المنتج من إسالة المياه الحارة من الكتلة الحيوية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

وقد تم تأليف هذه المخطوطة من قبل معهد باتيل التذكارية بموجب العقد رقم DE-AC05-76RL01830 مع وزارة الطاقة في الولايات المتحدة. وتحتفظ حكومة الولايات المتحدة والناشر، وذلك بقبول هذه المادة للنشر، يقر بأن حكومة الولايات المتحدة تحتفظ غير حصري والمدفوع، لا رجعة فيه، رخصة في جميع أنحاء العالم لنشر أو استنساخ النموذج المنشور من هذه المخطوطة، أو السماح للآخرين للقيام لذلك، لأغراض حكومة الولايات المتحدة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
GC × GC–TOF/MS Leco PEG4D11DLN15 Commercial Pegasus 4D
ChromaTOF version 4.50  Leco Data analysis software
Rxi-5MS GC column Restek 13420 2.3 m column was used from this column.
Stabilwax GC column Restek 10626
HP-5 GC column Agilent 19091J-416
Stabilwax GC column Restek 15121
Presstight Connector Restek 20430
GC injector liner Restek 23305.5
GC Injector ferrules Agilent 5181-3323
Non-stick liner O-rings Agilent 5188-5365
Transfer line ferrules Restek 20212
Ethanol Sigma-Aldrich 459844 Chromatography grade
Acetone Sigma-Aldrich 414689 Chromatography grade
Acetic acid Sigma-Aldrich 320099 Chromatography grade
2-butanone Sigma-Aldrich 360473 Chromatography grade
Propanoic acid Sigma-Aldrich 402907 Chromatography grade
Butanoic acid Sigma-Aldrich 19215 Chromatography grade
Pyridine Sigma-Aldrich 270970 Chromatography grade
Pyrazine Sigma-Aldrich 65693 Chromatography grade
Acetamide Sigma-Aldrich 695122 Chromatography grade
2,5-pyrrolididione Sigma-Aldrich S9381 Chromatography grade
N-methylsuccinimide Sigma-Aldrich 325384 Chromatography grade
N-(2-hydroxyethyl)succinimide Sigma-Aldrich 444073 Chromatography grade

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Huber, G. W., Iborra, S., Corma, A. Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering. Chem. Rev. 106, 4044-4098 (2006).
  2. Mata, T. M., Martins, A. A., Caetano, N. S. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 217-232 (2010).
  3. Vispute, T. P., Zhang, H., Sanna, A., Xiao, R., Huber, G. W. Renewable Chemical Commodity Feedstocks from Integrated Catalytic Processing of Pyrolysis Oils. Science. 330, 1222-1227 (2010).
  4. Maddi, B., Viamajala, S., Varanasi, S. Comparative study of pyrolysis of algal biomass from natural lake blooms with lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol. 102, 11018-11026 (2011).
  5. Kim, S., Dale, B. E. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenergy. 26, 361-375 (2004).
  6. von Blottnitz, H., Curran, M. A. A review of assessments conducted on bio-ethanol as a transportation fuel from a net energy, greenhouse gas, and environmental life cycle perspective. J. Clean. Prod. 15, 607-619 (2007).
  7. Hu, Q., et al. Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances. Plant J. 54, 621-639 (2008).
  8. Georgianna, D. R., Mayfield, S. P. Exploiting diversity and synthetic biology for the production of algal biofuels. Nature. 488, 329-335 (2012).
  9. Amaro, H. M., Guedes, A. C., Malcata, F. X. Advances and perspectives in using microalgae to produce biodiesel. Appl. Energy. 88, 3402-3410 (2011).
  10. Elliott, D. C., Biller, P., Ross, A. B., Schmidt, A. J., Jones, S. B. Hydrothermal liquefaction of biomass: Developments from batch to continuous process. Bioresour. Technol. 178, 147-156 (2015).
  11. Elliott, D. C., et al. Process development for hydrothermal liquefaction of algae feedstocks in a continuous-flow reactor. Algal Res. 2, 445-454 (2013).
  12. Sudasinghe, N., et al. High resolution FT-ICR mass spectral analysis of bio-oil and residual water soluble organics produced by hydrothermal liquefaction of the marine microalga Nannochloropsis salina. Fuel. 119, 47-56 (2014).
  13. Panisko, E., Wietsma, T., Lemmon, T., Albrecht, K., Howe, D. Characterization of the aqueous fractions from hydrotreatment and hydrothermal liquefaction of lignocellulosic feedstocks. Biomass Bioenergy. 74, 162-171 (2015).
  14. Onwudili, J. A., Lea-Langton, A. R., Ross, A. B., Williams, P. T. Catalytic hydrothermal gasification of algae for hydrogen production: Composition of reaction products and potential for nutrient recycling. Bioresour. Technol. 127, 72-80 (2013).
  15. Villadsen, S. R., et al. Development and Application of Chemical Analysis Methods for Investigation of Bio-Oils and Aqueous Phase from Hydrothermal Liquefaction of Biomass. Energy Fuels. 26, 6988-6998 (2012).
  16. Klee, M. S., Cochran, J., Merrick, M., Blumberg, L. M. Evaluation of conditions of comprehensive two-dimensional gas chromatography that yield a near-theoretical maximum in peak capacity gain. J. Chromatogr. A. 1383, 151-159 (2015).
  17. Seeley, J. V., Seeley, S. K. Multidimensional Gas Chromatography: Fundamental Advances and New Applications. Anal. Chem. 85, 557-578 (2013).
  18. Mostafa, A., Edwards, M., Gòrecki, T. Optimization aspects of comprehensive two-dimensional gas chromatography. J. Chromatogr. A. 1255, 38-55 (2012).
  19. Zhu, S., et al. A simple model for separation prediction of comprehensive two-dimensional gas chromatography and its applications in petroleum analysis. Anal. Methods. 6, 2608-2620 (2014).
  20. Almeida, T. M., et al. Preliminary Studies of Bio-oil from Fast Pyrolysis of Coconut Fibers. J. Agric. Food Chem. 61, 6812-6821 (2013).
  21. Rathsack, P., et al. Analysis of pyrolysis liquids from scrap tires using comprehensive gas chromatography-mass spectrometry and unsupervised learning. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 109, 234-243 (2014).
  22. Tessarolo, N. S., et al. Assessing the chemical composition of bio-oils using FT-ICR mass spectrometry and comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry. Microchem. J. 117, 68-76 (2014).
  23. Djokic, M. R., Dijkmans, T., Yildiz, G., Prins, W., Van Geem, K. M. Quantitative analysis of crude and stabilized bio-oils by comprehensive two-dimensional gas-chromatography. J. Chromatogr. A. 1257, 131-140 (2012).
  24. Vendeuvre, C., Ruiz-Guerrero, R., Bertoncini, F., Duval, L., Thiebaut, D. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for detailed characterisation of petroleum products. Oil Gas Sci. Technol. 62, 43-55 (2007).
  25. Guo, Q., et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry for the screening of potent swampy/septic odor-causing compounds in two drinking water sources in China. Anal. Methods. 7, 2458-2468 (2015).
  26. Ma, H., et al. Analysis of human breath samples of lung cancer patients and healthy controls with solid-phase microextraction (SPME) and flow-modulated comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC [times] GC). Anal. Methods. 6, 6841-6849 (2014).
  27. Lamani, X., Horst, S., Zimmermann, T., Schmidt, T. Determination of aromatic amines in human urine using comprehensive multi-dimensional gas chromatography mass spectrometry (GCxGC-qMS). Anal. and Bioanal. Chem. 407, 241-252 (2015).
  28. Skoczynska, E., Leonards, P., de Boer, J. Identification and quantification of methylated PAHs in sediment by two-dimensional gas chromatography/mass spectrometry. Anal. Methods. 5, 213-218 (2013).
  29. Tobiszewski, M., Bigus, P., Namiesnik, J. Determination of parent and methylated polycyclic aromatic hydrocarbons in water samples by dispersive liquid-liquid microextraction-two dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry. Anal. Methods. 6, 6678-6687 (2014).
  30. Freitas, L. S., et al. Analysis of organic compounds of water-in-crude oil emulsions separated by microwave heating using comprehensive two-dimensional gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1216, 2860-2865 (2009).
  31. Gunatilake, S. R., Clark, T. L., Rodriguez, J. M., Mlsna, T. E. Determination of five estrogens in wastewater using a comprehensive two-dimensional gas chromatograph. Anal. Methods. 6, 5652-5658 (2014).
  32. Ljungkvist, G., Larstad, M., Mathiasson, L. Determination of low concentrations of benzene in urine using multi-dimensional gas chromatography. Analyst. 126, 41-45 (2001).
  33. Schummer, C., Delhomme, O., Appenzeller, B. M. R., Wennig, R., Millet, M. Comparison of MTBSTFA and BSTFA in derivatization reactions of polar compounds prior to GC/MS analysis. Talanta. 77, 1473-1482 (2009).
  34. Yang, H. P., Yan, R., Chen, H. P., Lee, D. H., Zheng, C. G. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel. 86, 1781-1788 (2007).
  35. Du, Z., et al. Microwave-assisted pyrolysis of microalgae for biofuel production. Bioresour. Technol. 102, 4890-4896 (2011).
  36. Scriven, E. F. V., Murugan, R. in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. , John Wiley & Sons, Inc. (2000).
  37. Higashio, Y., Shoji, T. Heterocyclic compounds such as pyrrole, pyridines, pyrrolidine, piperidine, indole, imidazol and pyrazines. Appl. Catal. A: Gen. 260, 251-259 (2004).
  38. Ndaji, F. E., Thomas, K. M. The kinetics of coal solvent swelling using pyridine as solvent. Fuel. 72, 1525-1530 (1993).
  39. Fillon, H., Gosmini, C., Nédélec, J. -Y., Périchon, J. Electrosynthesis of functionalized organodizinc compounds from aromatic dihalides via a cobalt catalysis in acetonitrile/pyridine as solvent. Tetrahedron Lett. 42, 3843-3846 (2001).
  40. Silin, M. A., Ivanova, L. V., Burov, E. A., Koshelev, V. N., Bordubanova, E. G. Synthesis and testing of polyalkenyl succinimides as components of detergent additives for motor fuels. Pet. Chem. 52, 272-277 (2012).
  41. Bialer, M. Chemical properties of antiepileptic drugs (AEDs). Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 887-895 (2012).
  42. Bellina, F., Rossi, R. Synthesis and biological activity of pyrrole, pyrroline and pyrrolidine derivatives with two aryl groups on adjacent positions. Tetrahedron. 62, 7213-7256 (2006).
  43. Snell, R. W., Shanks, B. H. CeMOx-Promoted Ketonization of Biomass-Derived Carboxylic Acids in the Condensed Phase. ACS Catal. 4, 512-518 (2014).
  44. Manzano, C., Hoh, E., Simonich, S. L. M. Improved Separation of Complex Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Mixtures Using Novel Column Combinations in GC × GC/ToF-MS. Environ. Sci. Technol. 46, 7677-7684 (2012).
  45. van der Westhuizen, R., et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for the analysis of synthetic and crude-derived jet fuels. J. Chromatogr. A. 1218, 4478-4486 (2011).
  46. Omais, B., et al. Investigating comprehensive two-dimensional gas chromatography conditions to optimize the separation of oxygenated compounds in a direct coal liquefaction middle distillate. J. Chromatogr. A. 1218, 3233-3240 (2011).
  47. Wildschut, J., Mahfud, F. H., Venderbosch, R. H., Heeres, H. J. Hydrotreatment of Fast Pyrolysis Oil Using Heterogeneous Noble-Metal Catalysts. Ind. Eng. Chem. Res. 48, 10324-10334 (2009).

Tags

الهندسة الحيوية، العدد 109، بيو الخام، الحيوي للنفط، الوقود الحيوي، والمنتجات المائية، المائية تسييل، الطحالب، والكتلة الحيوية، والكتلة الحيوية المائية، GC × GC - TOF-MS، الحفاز الانحلال الحراري السريع، البيريدين، بيرازين، والأحماض العضوية، succinimide .
توصيف نوعي لكسر مائي من الحرارية المائية لتسييل من الطحالب عن طريق 2D اللوني للغاز مع الوقت من الطيران الطيف الكتلي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Maddi, B., Panisko, E., Albrecht,… More

Maddi, B., Panisko, E., Albrecht, K., Howe, D. Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry. J. Vis. Exp. (109), e53634, doi:10.3791/53634 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter