비행 시간 형 질량 분석과 2D 가스 크로마토 그래피를 사용하여 조류의 열수 액화에서 수성 분수의 질적 특성

이 2D 가스 크로마토그래피 데이터 수집 방법의 전반적인 목표는 조류의 열수 액화(HTL)에서 얻은 수성 부산물을 특성화하는 것입니다. 이 방법은 조류의 유체역학적 패션 동안 수성 단계에 보고하는 유기 종의 식별과 같은 바이오 연료 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 피크 용량, 분리능 및 화합물의 광범위한 결합을 개선한다는 것입니다.

이 방법은 연료 및 화학 물질로 처리하거나 추가 처리해야 하는 상당한 양의 폐수를 생산하는 바이오 정제소에 대한 데이터를 생성하는 데 중요합니다. 이 방법은 1차원 가스 크로마토그래피 또는 액체 크로마토그래피와 같은 다른 분석 기술로는 생성할 수 없는 특성화 데이터를 제공할 수 있습니다. 이 방법에 대한 아이디어는 바이오 연료 생산 공정에서 매우 복잡한 유기 혼합물을 분석할 때 처음 떠올랐습니다.

이러한 실험을 위해 쿼드 제트 이중 스테이지 냉각 기반 변조기 및 비행 시간 질량 분석기가 장착된 가스 크로마토그래프를 사용하십시오. 각 시료 또는 표준물질을 1마이크로리터씩 가스 크로마토그래프 또는 GC에 주입하도록 자동 시료 주입기를 구성합니다. 문헌에 설명된 대로 자동 샘플러 시퀀스에 대해 샘플 및 표준물질 주입의 무작위 블록 설계를 사용합니다. 기본 기둥과 보조 기둥의 양쪽 모서리가 날카로운 모서리 없이 똑바로 절단되었는지 확인합니다.

그런 다음 변조기 전에 단단히 조여진 커넥터를 사용하여 1차 및 2차 컬럼을 연결합니다. GC 주입기의 유리 라이너, 논스틱 라이너 O-링, 인셉터가 새 제품이고 오염이 없는지 확인합니다. 다음으로, GC 컬럼에 feral을 놓고 1차 컬럼을 GC 주입기에 연결하여 5mm의 컬럼이 주입기 내부에 있도록 합니다.

1/16인치 및 0.5mm 내경의 전사선 페럴을 사용하여 2차 컬럼과 전사선을 연결합니다. 보조 기둥의 0.2미터 부분을 이송 라인에 놓습니다. 보조 컬럼의 0.1미터 부분이 변조기에 있는지 확인합니다.

초고순도 헬륨 가스를 분당 1.5밀리리터의 유속으로 GC의 캐리어 가스로 사용합니다. 듀어 배출구에 부착된 압력계를 사용하여 액체 질소 수준을 판독하여 변조기에서 냉각수 역할을 하는 듀어에 충분한 액체 질소가 있는지 확인하십시오. 압력 게이지의 69킬로파스칼 판독값은 듀어가 가득 찼음을 나타내고 0킬로파스칼은 비어 있음을 나타냅니다.

기기에 큰 누출이 없는지 확인하십시오. TOF-MS의 진공 게이지 판독값이 분당 1.5밀리리터 GC 컬럼 유속에 대해 음의 5파스칼에 대해 2.7 곱하기 10보다 높으면 시스템에 심각한 누출이 있음을 나타냅니다. 품질 관리 또는 QC 방법을 설정하고 내장된 수집 시스템 조정 프로토콜을 실행하여 제조업체의 프로토콜을 사용하여 최대 신호 응답을 달성합니다.

그런 다음 QC Method의 내장 기기 최적화 프로토콜을 실행합니다. 직렬로 Filament focus, ion optic focus 및 mass calibration 테스트를 제조업체의 프로토콜을 사용하여 실행합니다. 질량 교정 테스트를 통과했는지 확인하십시오.

이 QC 방법은 기기의 모든 하드웨어 매개변수가 최적의 수준인지 확인합니다. 기기에는 누출이 없어야 합니다. 이는 이 절차의 중요한 측면입니다.

제조업체의 프로토콜을 사용하여 재검사를 수행해야 합니다. 내부 표준물질에 대한 특정 이온의 상대적 농도를 확인하여 생성된 누출 점검 보고서를 분석합니다. 변조기의 최적 변조 기간을 결정하려면 긴 변조 기간을 임의로 선택하고 이전과 같이 샘플을 주입합니다.

등고선 플롯의 두 번째 차원에서 머무름 시간을 식별하고, 그 이후에는 피크가 용리되지 않습니다. 식별된 2차원 머무름 시간을 최적의 변조 기간으로 선택합니다. 변조 기간을 늘리고 랩어라운드가 관찰되면 분석을 다시 수행합니다.

랩어라운드 현상은 이 등고선 플롯에서 볼 수 있듯이 두 번째 차원의 피크가 첫 번째 차원의 기준선 아래로 용리되는 경우 발생합니다. 최적 값이 결정될 때까지 이 단계를 반복합니다. 이 연구에서 사용된 구성은 독특하고 중요합니다.

이 조합은 이전에는 바이오매스 전환에서 수성 분획을 분석하는 데 사용되지 않았습니다. polar capillary column을 기본 column으로 설치합니다. non-polar capillary column을 secondary column으로 설치합니다.

초고순도 헬륨 가스를 분당 1.5밀리리터의 유속으로 GC의 운반 가스로 사용합니다. GC 주입기를 섭씨 260도의 온도와 1:250의 분할 비율로 설정합니다. 섭씨 40도의 일정한 온도에서 0.2분 동안 시작한 다음 분당 섭씨 5도에서 섭씨 260도까지 온도 램프를 한 다음 5분 동안 섭씨 260도의 일정한 온도로 온도를 올리는 기본 컬럼에 대한 온도 프로그램을 설정합니다.

변조기 온도를 보조 컬럼보다 섭씨 5도 높게 유지하고 보조 컬럼 온도를 1차 컬럼보다 섭씨 5도 높게 유지합니다. 앞에서 결정한 대로 0.8초의 핫 펄스와 1.2초의 콜드 펄스로 4초의 최적 변조 기간을 사용하십시오. 그런 다음 전송 라인 온도를 섭씨 270도로 설정합니다.

다음으로, 획득 지연 또는 용매 지연을 0초로 설정합니다. 전하의 하한 및 높은 질량 범위를 35 및 800으로 설정한 다음 MS 검출기 획득 속도를 초당 400 스펙트럼으로 설정합니다. MS 검출기 전압을 최적화된 값보다 150V 높게 유지합니다.

마지막으로 MS 이온 소스 온도를 섭씨 225도로 유지합니다. 기기 제조업체에서 제공한 소프트웨어를 사용하여 데이터 처리를 수행합니다. 데이터 분석 방법에서 기준선 계산을 선택하고, 기준선 위의 피크를 찾고, 라이브러리를 검색하고, 면적과 높이를 계산합니다.

데이터 파일을 통해 기준선을 추적합니다. 기준선 오프셋을 0.5로 입력한 다음 첫 번째 차원에서 15초, 두 번째 차원에서 0.15초의 예상 피크 너비를 입력합니다. 화합물 식별을 위해 신호 대 잡음비를 5000으로 설정하고 유사도 값을 850보다 크게 설정합니다.

시중에서 판매되는 질량 스펙트럼 라이브러리를 선택하여 샘플에 존재하는 화합물을 식별하고 라이브러리 검색 모드를 forward로 설정합니다. 제조업체의 프로토콜을 사용하여 이 데이터 분석 방법으로 데이터 파일을 처리합니다. 데이터 파일을 처리하는 데 최소 1시간이 걸립니다.

여기에 표시된 것은 조류 바이오 원유의 수성 분획에 대해 얻은 총 이온 크로마토그램으로, 극성과 비극성의 컬럼 조합으로 분석되었습니다. 산소와 유기산은 HTL 조류 물에서 관찰되었습니다. 산소산물 외에도, 수성상은 피리딘, 피라진, 아세트아미드, 숙신이미드 및 이들의 알킬 유도체와 같은 질소 함유 화합물을 가지고 있습니다.

아마도 이러한 화합물은 조류 바이오매스에서 단백질과 탄수화물의 분해 산물일 것입니다. 여기에 표시된 것은 HTL 조류 물에 존재하는 화합물의 유사성 값과 머무름 시간을 표 형태로 극성과 비극성의 컬럼 조합을 사용하여 보여줍니다. 조류 바이오 원유의 수성 분획에 대한 등고선 플롯에서 확인된 고강도 피크는 표준 분석을 통해 검증되었습니다.

유기산 및 최종 화합물을 포함하는 표준물질을 비행 시간 질량 분석법을 사용하여 2D 가스 크로마토그래피에서 준비 및 분석했습니다. 조류 바이오 조잡한 수성 분획은 또한 문헌에서 널리 사용된 non-polar와 polar의 기존 컬럼 조합으로 분석되었습니다. 여기에서 볼 수 있듯이, 조류 바이오 원유의 수성 분획에 존재하는 유기산과 말단 화합물은 하나 이상의 피크로 용리됩니다.

이러한 화합물의 유사성 값과 체류 시간은 표 형식으로 나열되어 있습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 질량 분석법이 장착된 2차원 기체 크로마토그래피를 사용하여 수성 시료를 분석하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 개발 후 이 기술은 바이오 연료 분야의 연구자들이 바이오매스의 생화학적, 열화학적 및 열촉매 변환에서 얻은 부산물의 수성 흐름을 분석할 수 있는 길을 열었습니다.

이 절차에 따라 1차원 가스 크로마토그래피 및 액체 크로마토그래피와 같은 다른 방법을 수행하여 미확인 화합물의 농도를 정량적으로 결정하는 것과 같은 추가 질문에 답할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 비휘발성, 고화합물 및 무기염은 이 기기 구성을 사용하여 분석할 수 없다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.