여기서, 우리는 디젤 및 제트 연료에 있는 질소 함유 화합물의 다른 종류를 광범위하게 특성화하기 위하여 2차원 가스 크로마토그래피 및 질소 화학질 광 검출 (GCxGC-NCD)를 이용하는 방법을 제시합니다.
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이 논문에서
요약
초록
특정 질소 함유 화합물은 저장 중에 연료 불안정에 기여할 수 있습니다. 따라서, 이러한 화합물의 검출 및 특성화는 중요 하다. 연료와 같은 복잡한 매트릭스에서 미량 화합물을 측정할 때 극복해야 할 중요한 과제가 있습니다. 배경 간섭 및 매트릭스 효과는 GC-MS와 같은 일상적인 분석 계측에 제한을 만들 수 있습니다. 연료에서 미량 질소 화합물의 특정 및 정량 적 측정을 용이하게하기 위해 질소 특이적 검출기가 이상적입니다. 이 방법에서는 질소 화학 발광 검출기 (NCD)가 연료에서 질소 화합물을 검출하는 데 사용됩니다. NCD는 탄화수소 배경을 수반하지 않는 질소 특이적 반응을 이용한다. 2차원(GCxGC) 가스 크로마토그래피는 1차원 가스 크로마토그래피 방법에 우수한 분리 기능을 제공하기 때문에 강력한 특성화 기술입니다. GCxGC가 NCD와 페어링되면 연료에서 발견되는 문제가 있는 질소 화합물은 배경 간섭 없이 광범위하게 특성화될 수 있습니다. 이 원고에 제시된 방법은 시료 전처리가 거의 없는 연료에서 다른 질소 함유 화합물 클래스를 측정하는 과정을 자세히 설명합니다. 전반적으로, 이 GCxGC-NCD 방법은 연료에 질소 함유 화합물의 화학적 조성과 연료 안정성에 미치는 영향에 대한 이해를 향상시키는 귀중한 도구로 나타났습니다. 이 방법의 %RSD는 장중 의 경우 <5%, 장중 분석에 는 10%입니다. LOD는 1.7 ppm이고 LOQ는 5.5 ppm입니다.
서론
사용하기 전에 연료는 정유 공장에서 광범위한 품질 보증 및 사양 테스트를 거치므로 생산 중인 연료가 고장나거나 보급되면 장비 문제를 일으키지 않는지 확인합니다. 이러한 사양 테스트에는 인화점 확인, 동결 점, 스토리지 안정성 등이 포함됩니다. 저장 안정성 테스트는 연료가 보관 중에 열화를 겪는 경향이 있는지 판단하여 잇몸이나 미립자를 형성시키는 경향이 있는지 를 결정하는 데 중요합니다. 과거에는 F-76 디젤 연료가 모든 사양 테스트를 통과했음에도 불구하고 보관 중에 고장난 사례가 있었습니다1. 이러한 고장으로 인해 연료에 고농도의 미립자 물질이 발생하여 연료 펌프와 같은 장비에 해로울 수 있습니다. 이 발견에 따른 광범위한 연구 조사는 특정 유형의 질소 화합물과 미립자 형성2,,3,,4,5사이에 인과 관계가 있음을 시사했습니다. 그러나 질소 함량을 측정하는 데 사용되는 많은 기술은 엄격하게 정성적이며 광범위한 시료 전제가 필요하며 의심되는 질소 화합물의 신원에 대한 정보를 거의 제공하지 않습니다. 본 명세서에 기재된 방법....
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프로토콜
주의: 사용하기 전에 모든 화합물의 관련 안전 데이터 시트(SDS)를 참조하십시오. 적절한 안전 관행을 권장합니다. 장갑, 안전 안경, 실험실 코트, 긴 바지 및 닫힌 신발과 같은 개인 보호 장비를 착용하는 동안 모든 작업을 수행해야합니다. 모든 표준 및 시료 준비는 통풍이 잘 되는 후드에서 이루어져야 합니다.
1. 표준준비
- 바이알에 0.050 g을 넣고 이소프로필 알코올로 각 용액의 총 질량을 10.000g으로 가져와 카르바졸(교정 표준, 최소 98% 순도)의 5,000 mg/kg(ppm) 용액을 준비합니다. 이소프로필 알코올의 손실을 방지하기 위해 즉시 바이알을 캡. 이것은 교정 재고 솔루션입니다.
- 1.194 mL의 재고 용액을 이소프로필 알코올로 5 mL로 희석하여 100 ppm 질소 함량의 카르바졸 용액을 준비합니다. 이것은 "100 ppm 질소 카르바졸"로 지정되며 교정 표준을 만드는 데 사용됩니다.
참고: 교정 표준의 농도는 카르바졸 농도가 아닌 표준의 질소 농도를 나타냅니다. - 직렬 희석에 의해 다음 교정 표준을 준비합니다.
20 ppm 질소 카르바졸
10 ppm 질소 카르바졸
5 ppm 질소 카르바졸
1 ppm 질소 카르바졸
0.5 ppm 질소 ....
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결과
질소 함유 화합물인 카르바졸은, 교정 표준으로서 이 방법에 사용되었다. 카르바졸은 기본 열에서 약 33 분, 보조 열에서 2 s에서 용해됩니다. 이러한 용출 시간은 정확한 컬럼 길이및 계측에 따라 약간 달라집니다. 적절한 교정 곡선을 얻고, 이어서 시료 내에서 질소 화합물의 양호한 양을 얻기 위해, 교정 피크는 과부하되거나 질소 오염물질이 없어야 합니다. 0.025 ppm N을 포함하는 카르바졸 교정 표준의 1차 및 2차 컬럼 크로마토그램은 도 3에도시되어 있다. 테일링이 없으며 표준 응답이 소음 외부에 있습니다.
그림 3: 0.025 ppm N 카.......
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토론
이 방법의 목적은 액체 추출과 같은 광범위한 샘플 준비없이 디젤 및 제트 연료의 질소 함량에 대한 자세한 정보를 제공하는 것입니다. 이는 2차원 GC 시스템(GCxGC)과 질소 특이적 검출기(질소 화학발광 검출기, NCD)를 페어링함으로써 달성된다. GCxGC는 전통적인 1차원 GC에 비해 화합물의 상당한 분리를 제공한다. NCD는 배경 간섭 없이 추적 질소 화합물 검출을 제공합니다. 질소 인 검출기 (NPD)와 같은 과거에 사용 된 다른 질소 특이적 검출기는 연료의 탄화수소 매트릭스에 의해 방해됩니다. 반대로 이 메서드에는 행렬 간섭이 거의 없습니다.
이 GCxGC 방법은 역상 (극성 - 비극성) 컬럼 설정을 사용하여 첫 번째 차원의 화합물이 극성으로 분리되고 두 번째 차원에서 비등점으로 분리됩니다. 두 번째 치수 분리는 저온 초점 조정을 통해 화합물을 다시 농축한 다음 화합물을 더 분리하는 열 변조기에 의해 제어됩니다. 최적의 분리를 위해서는 변조기 내의 보조 컬럼을 정확하게.......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없다.
감사의 글
이 작업에 대한 자금 지원은 국방 물류 기관 에너지 (DLA 에너지)와 해군 항공 시스템 사령부 (NAVAIR)에 의해 제공되었다.
이 연구는 저자가 미국 해군 연구소에서 NRC 연구 준학사 상을 수상하는 동안 수행되었습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 10 & 마이크로; L 주사기 | 애질런트 | 골드 시리즈 | |
| 180 &마이크로; m x 0.18 &마이크로; m 보조 컬럼 | Restek | Rxi-1MS | 비극성 상 컬럼, 교차 결합 디메틸 폴리실록산 |
| 250 &마이크로; m x 0.25 &마이크로; m 기본 컬럼 | Restek | Rxi-17SilMS | 중극성 위상 컬럼 |
| 자동 샘플러 트레이 및 타워 | Agilent | 7963A | |
| Carbazole | Sigma | C5132 | 98% |
| Diethylaniline | Aldrich 185898 | ≥ 99% | |
| Dimethylindole | Aldrich | D166006 | 97% |
| Duel Loop Thermal | Modulator Zoex Corporation | ZX-1 | |
| Ethylcarbazole | Aldrich | E16600 | 97% |
| 가스 크로마토그래프 | Agilent | 7890B | |
| GC 바이알 | Restek | 21142 | |
| GCImage 소프트웨어, 버전 2.6 | Zoex Corporation | ||
| Indole | Aldrich | 13408 | ≥ 99% |
| 이소프로필 알코올 | Fisher Scientific | A461-500 | 순도 99.9% |
| 메틸아닐린 | 알드리치 | 236233 | ≥ 99% |
| 메틸퀴놀린 | 알드리치 | 382493 | 99% |
| 질소 화학발광 검출기 | 애질런트 | 8255 | |
| 피리딘 | 시그마-알드리치 | 270970 | 무수, 99.8% |
| 퀴놀린 | 알드리치 | 241571 | 98% |
| 트리메틸아민 | 시그마-알드리치 | 243205 | 무수, ≥ 99% |
참고문헌
- Garner, M. W., Morris, R. E. Laboratory Studies of Good Hope and Other Diesel Fuel Samples. ARTECH Corp. Report No. J8050.93-FR. , (1982).
- Morris, R. E. Fleet Fuel Stability Analyses and Evaluations. ARTECH Corp. Report No. DTNSRDC-SME-CR-01083. , (1983).
- Analysis of F-76 Fuels from the Western Pacific Region Sampled in 2014. Naval Research Laboratory Letter Report 6180/0012A. , (2015).
- Westbrook, S. R. Analysis of F-76 Fuel, Sludge, and Particulate Contamination. Southwest Research Institute Letter Report. Project No. 08.15954.14.001. , (2015).
- Morris, R. E., Loegel, T. N., Cramer, J. A., Leska Myers, K. M., A, ....
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재인쇄 및 허가
