Stikstof compound karakterisering in brandstoffen door multidimensionale gaschromatografie

Dit is een methode voor de gedetailleerde karakterisering van stikstofsoorten in straal- en dieselbrandstof. Het stelt een gebruiker in staat om samengestelde klasse-niveau informatie over de verdeling van stikstof binnen een brandstof te genereren, die meer inzicht in brandstof gedrag en prestaties kan bieden. Deze methode maakt gebruik van kostenefficiënte, commercieel verkrijgbare instrumentatie, maakt kwantificering mogelijk vanaf één enkele standaard en vereist een beperkte monstervoorbereiding.

Een secundaire GC-kolom moet in de modulator worden gelooped. En als het niet perfect uitgelijnd is, zou de chromatografie nutteloos zijn, dus neem gewoon de tijd om het op één lijn te krijgen. Voordat u met een experiment begint, voert u de kalibratienormen uit zoals aangegeven en voegt u één milliliter van elke standaard toe aan afzonderlijke gaschromatografieflesjes.

Voor kolominstallatie plaatst u eerst een primaire kolom van 30 meter in de gaschromatografieoven en sluit u de kolom aan op de splitloze inlaat. Snijd 2,75 meter van de secundaire kolom en gebruik een Wite-Out-pen om een markering op de kolom te plaatsen op 0,375 en 1.375 meter. Plaats de secundaire kolom in de Kolomhouder Zoex-modulator en gebruik de markeringen als hulplijnen voor het maken van een lus van één meter in de houder.

Gebruik een micro-unie om het kortere uiteinde van de secundaire kolom aan te sluiten op de primaire kolom. Om te controleren op een succesvolle verbinding, zet de gasstroom, en steek het open uiteinde van de kolom in een flesje methanol. Een succesvolle verbinding kan worden bevestigd door de aanwezigheid van bellen.

Plaats de kolomhouder in de modulator en pas de lussen zo nodig aan, zodat ze goed aansluiten bij de koude en hete stralen. Steek vervolgens het andere uiteinde van de kolom in de stikstof chemiluminescentie detectie brander, en zet alle branders en gasstromen om ervoor te zorgen dat er geen lekken. Stel in de computersoftware de instrumentparameters in zoals aangegeven in de tabel.

Stel de initiële oventemperatuur in op 60 graden Celsius met een hellingssnelheid van vijf graden Celsius per minuut op 160 graden Celsius. Wanneer de oven de doeltemperatuur bereikt, wijzigt u de hellingssnelheid in vier graden Celsius per minuut totdat de oven 300 graden Celsius bereikt, met een totale looptijd van 55 minuten per monster. Stel de temperatuur van de hete straal op 100 graden Celsius hoger in dan de oventemperatuur op elk moment.

Stel vervolgens de bijkomende vloeibare stikstof Dewar aangesloten op de gaschromatgraaf in om tijdens de run tussen de 20 en 30% vol te blijven. Om de gaschromatgraaf te kalibreren, plaatst u de gaschromatografiemonsterflesjes met de voorbereide carbazoolnormen in het instrument en laadt u de eerder geconfigureerde methode in de gaschromatografiesoftware. Maak een reeks die de blanco aan het begin van de analyse aliquots, gevolgd door de voorbereide carbazool normen door het verhogen van de concentratie.

Zodra de kalibratiestandaardsetanalyse is voltooid, gebruikt u de gaschromatografiebeeldsoftware om elk chromatogram te laden, de achtergrond te corrigeren en elke carbazolepiek of blob te detecteren. In een spreadsheetprogramma plot t.b.v. de blobvolumerespons tegen de stikstofconcentratie van elke kalibratiestandaard om een kalibratiecurve te maken. De trendlijn van de curve moet een R-kwadraat hebben van meer dan of gelijk aan 0,99.

Als u de monsters wilt analyseren, plaatst u de gaschromatografiemonsterflesjes in de autosamplerlade en laadt u de eerder geconfigureerde methode. Maak een reeks met een lege aan het begin en na elke vijf monsters om eventuele ophoping van brandstof in de kolommen te beperken. Controleer vervolgens of er voldoende vloeibare stikstof beschikbaar is in de Dewar voor de modulator en of alle instrumentparameters in de gereedmodus zijn voordat de reeks wordt gestart.

Als u de voorbeeldgegevens wilt analyseren, opent u het chromatogram van belang in de gaschromatografiebeeldsoftware voor gegevensanalyse en voert u een achtergrondcorrectie uit. Als u blobs wilt detecteren, stelt u de filterparameters in op een minimumoppervlakte van 25, een minimaal volume van nul en een minimumpiek van 25. Gebruik de sjabloonsjabloon Gaschromatografieafbeelding om een sjabloon te maken of te laden naar de juiste groepsstofverbindingen op basis van de elutietijden van de bekende normen.

Wanneer alle verbindingen zijn gegroepeerd, exporteert u de tabel met blobset naar een spreadsheetprogramma en gebruikt u de som, het volume van alle blobs en pieken binnen elke samengestelde klassegroep en de kalibratievergelijking om de concentratie in delen per miljoen voor de stikstofverbindingen in elke groep te berekenen. Carbazol elutes op ongeveer 33 minuten van de primaire kolom en op twee seconden van de secundaire kolom. Er is geen staart, en de standaard reactie is buiten het lawaai.

Hier wordt een tweedimensionale gaschromatografie en stikstof chemiluminescentie detectie chromatogram met een carbazole standaard en de resulterende blob tabel getoond. Zoals waargenomen, zijn er twee gedetecteerde blobs die zich niet binnen de carbazoleeltijd bevinden die zijn uitgesloten van de blobtabel. In deze cijfers wordt een typisch chromatogram weergegeven dat met deze methode wordt verkregen op een monster van dieselbrandstof en een straalbrandstofmonster.

Typisch, jet brandstof heeft minder stikstofverbindingen bij lagere concentraties dan diesel, die duidelijk kan worden waargenomen bij het vergelijken van de twee chromatogrammen. In deze mislukte steekproefmeting daarentegen was de modulatietijd onjuist voor de oventemperatuur, wat resulteerde in wrap-around in de kolom. In deze mislukte steekproefmeting is een strepeneffect van de blobs opgetreden omdat de verbindingen te lang op de kolom worden bewaard en een samengestelde scheiding worden vernietigd.

Normen kunnen worden gebruikt om de groepen in verband met elke stikstofverbinding klasse te bepalen, bijvoorbeeld, zoals geïllustreerd in dit cijfer. Een soortgelijke GC-by-GC zwavel chemiluminescentie detectie methode kan ook worden uitgevoerd om nog meer informatie over het hetero-atomaire gehalte in de brandstof te verstrekken. Met deze methode kunnen brandstofchemici de impact van specifieke stikstofverbindingen op de brandstofstabiliteit en -prestaties onderzoeken die verder gaan dan een typische totale stikstofmeting.

Zowel de brandstofmonsters als de oplosmiddelen zijn ontvlambaar en het instrument wordt extreem heet. Zorg ervoor dat u persoonlijke beschermende kleding te dragen, en niet aanraken van het instrument, tenzij het koel is.