Caractérisation des composés azotés dans les carburants par chromatographie multidimensionnelle du gaz

Il s’agit d’une méthode pour la caractérisation détaillée des espèces d’azote dans le jet et le carburant diesel. Il permet à un utilisateur de générer des informations composées au niveau de la classe sur la distribution de l’azote dans un carburant, ce qui peut fournir un meilleur aperçu du comportement et des performances du carburant. Cette méthode utilise des instruments rentables et disponibles dans le commerce, permet la quantitation à partir d’une seule norme et nécessite une préparation limitée de l’échantillon.

Une colonne GC secondaire doit être en boucle dans le modulateur. Et si elle n’est pas parfaitement alignée, la chromatographie serait inutile, alors prenez votre temps pour l’aligner. Avant de commencer une expérience, exécutez les normes d’étalonnage comme indiqué, et ajoutez un millilitre de chaque norme dans les flacons individuels de chromatographie gazeuse.

Pour l’installation de la colonne, placez d’abord une colonne primaire de 30 mètres dans le four de chromatographie gazeuse et connectez la colonne à l’entrée sans fente. Coupez 2,75 mètres de la colonne secondaire, et utilisez un stylo Wite-Out pour placer une marque sur la colonne à 0,375 et 1,375 mètres. Placez la colonne secondaire dans le support de colonne de modulateur Zoex et utilisez les marques comme guides pour créer une boucle d’un mètre à l’intérieur du support.

Utilisez un micro-syndicat pour connecter l’extrémité la plus courte de la colonne secondaire à la colonne primaire. Pour vérifier le succès de la connexion, allumez le flux de gaz et insérez l’extrémité ouverte de la colonne dans un flacon de méthanol. Une connexion réussie peut être confirmée par la présence de bulles.

Placez le support de colonne dans le modulateur, et ajustez les boucles au besoin afin qu’elles s’alignent correctement avec les jets froids et chauds. Insérez ensuite l’autre extrémité de la colonne dans le brûleur de détection de chimioluminescence azoté et allumez tous les brûleurs et les flux de gaz pour s’assurer qu’il n’y a pas de fuites. Dans le logiciel, définissez les paramètres de l’instrument comme indiqué dans le tableau.

Réglez la température initiale du four à 60 degrés Celsius avec un taux de rampe de cinq degrés Celsius par minute à 160 degrés Celsius. Lorsque le four atteint la température cible, changez le taux de rampe à quatre degrés Celsius par minute jusqu’à ce que le four atteigne 300 degrés Celsius, avec un temps de fonctionnement total de 55 minutes par échantillon. Réglez la température du jet chaud à 100 degrés Celsius plus élevée que la température du four à tout moment.

Ensuite, réglez l’azote liquide auxiliaire Dewar connecté au chromatographe de gaz pour rester entre 20 et 30% plein pendant la course. Pour calibrer le chromatographe à gaz, placez les flacons d’échantillons de chromatographie gazeuse contenant les normes de carbazole préparées dans l’instrument et chargez la méthode précédemment configurée dans le logiciel de chromatographie gazeuse. Créez une séquence qui aliquots le blanc au début de l’analyse, suivie par les normes de carbazole préparées en augmentant la concentration.

Une fois l’analyse de l’ensemble standard d’étalonnage terminée, utilisez le logiciel Gas Chromatography Image pour charger chaque chromatogramme, corriger l’arrière-plan et détecter chaque pic ou blob de carbazole. Dans un programme de feuille de calcul, tracez la réponse du volume de blob par rapport à la concentration d’azote de chaque norme d’étalonnage pour créer une courbe d’étalonnage. La ligne de tendance de la courbe devrait avoir un R au carré supérieur ou égal à 0,99.

Pour analyser les échantillons, placez les flacons d’échantillon de chromatographie gazeuse dans le bac d’autosampler et chargez la méthode précédemment configurée. Créez une séquence qui a un blanc au début et après tous les cinq échantillons pour limiter toute accumulation de carburant dans les colonnes. Vérifiez ensuite que suffisamment d’azote liquide est disponible dans le Dewar pour le modulateur et que tous les paramètres de l’instrument sont en mode prêt avant de commencer la séquence.

Pour analyser les données de l’échantillon, ouvrez le chromatogramme d’intérêt pour le logiciel Gas Chromatography Image pour l’analyse des données et effectuez une correction de fond. Pour détecter les blobs, définissez les paramètres du filtre à une zone minimale de 25, un volume minimum de zéro et un pic minimum de 25. Utilisez la fonction de modèle d’image de chromatographie gazeuse pour créer ou charger un modèle pour les classes appropriées de composés azotés de groupe en fonction des temps d’élitution des normes connues.

Lorsque tous les composés ont été regroupés, exportez la table de blob dans un programme de feuille de calcul, et utilisez la somme, le volume de tous les blobs et pics de chaque groupe de classe composé, et l’équation d’étalonnage pour calculer la concentration en parties par million pour les composés azotés de chaque groupe. Carbazole s’élit à environ 33 minutes de la colonne primaire et à deux secondes de la colonne secondaire. Il n’y a pas de résidus, et la réponse standard est en dehors du bruit.

Ici, une chromatographie gazeuse bidimensionnelle et un chromatogramme de détection de chemiluminescence d’azote avec une norme de carbazole et la table de blob résultante sont montrés. Comme on l’a observé, il y a deux blobs détectés qui ne sont pas dans le temps d’élitution de carbazole qui sont exclus de la table de blob. Dans ces chiffres, un chromatogramme typique obtenu à l’aide de cette méthode sur un échantillon de carburant diesel et un échantillon de carburéacteur sont montrés.

En règle générale, le carburéacteur a moins de composés azotés à des concentrations inférieures à celles du carburant diesel, ce qui peut être clairement observé lors de la comparaison des deux chromatogrammes. En revanche, dans cette mesure d’échantillon échouée, le temps de modulation était incorrect pour la température du four, ce qui a entraîné un enroulement dans la colonne. Dans cette mesure d’échantillon échouée, un effet strié des blobs s’est produit en raison des composés retenus sur la colonne pendant trop longtemps et détruisant n’importe quelle séparation composée.

Des normes peuvent être utilisées pour déterminer les groupes associés à chaque classe de composés azotés, par exemple, comme l’illustre ce chiffre. Une méthode similaire de détection de la chimioluminescence du soufre GC-by-GC peut également être effectuée afin de fournir encore plus d’informations sur la teneur hétéroatomique du carburant. Cette méthode permet aux chimistes du carburant d’explorer l’impact de composés azotés spécifiques sur la stabilité et la performance du carburant au-delà d’une mesure totale typique de l’azote.

Les échantillons de carburant et les solvants sont inflammables, et l’instrument devient extrêmement chaud. Assurez-vous de porter de l’équipement de protection individuelle et ne touchez pas l’instrument à moins qu’il ne soit frais.