Artykuł metodologiczny

Charakterystyka jakościowa frakcji wodnej z hydrotermalnego skraplania glonów przy użyciu chromatografii gazowej 2D ze spektrometrią mas czasu przelotu

DOI:

10.3791/53634

⸱

6 marca 2016

 ,  ,  , 
1Chemical & Biological Process Development, Pacific Northwest National Laboratory

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dwuwymiarowa metoda chromatografii gazowej z czasem przelotu jest opisana do charakterystyki wodnej frakcji bioropy powstałej w wyniku hydrotermalnego upłynniania glonów. Protokół ten może być również stosowany do analizy frakcji wodnej produktów ciekłych z szybkiej pirolizy, szybkiej pirolizy katalitycznej, katalitycznego odtleniania i hydrorafinacji.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dwuwymiarowa chromatografia gazowa w połączeniu ze spektrometrią mas czasu przelotu jest potężnym narzędziem do identyfikacji i ilościowego określania składników chemicznych w złożonych mieszaninach. Jest często używany do analizy benzyny, paliwa lotniczego, oleju napędowego, biodiesla i frakcji organicznej bioropy/biooleju. W większości tych analiz pierwszy wymiar separacji jest niepolarny, a następnie separacja biegunowa. Frakcje wodne bioropy naftowej i innych próbek wodnych pochodzących z produkcji biopaliw badano przy użyciu podobnych kombinacji kolumn. Jednak przed analizą konieczne były techniki przygotowania próbki, takie jak derywatyzacja, ekstrakcja rozpuszczalnikiem i ekstrakcja do fazy stałej. W tym badaniu frakcje wodne otrzymane z hydrotermalnego upłynniania glonów scharakteryzowano za pomocą dwuwymiarowej chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas czasu przelotu bez wcześniejszych technik przygotowania próbek z zastosowaniem separacji biegunowej w pierwszym wymiarze, a następnie separacji niepolarnej w drugim. Wykresy dwuwymiarowe z tej analizy porównano z wykresami uzyskanymi z bardziej tradycyjnej konfiguracji kolumn. Szczegółowo omówiono wyniki charakterystyki jakościowej wodnych frakcji biosury z glonów. Podkreślono zalety stosowania separacji polarnej, po której następuje separacja niepolarna do charakteryzowania substancji organicznych w próbkach wodnych za pomocą dwuwymiarowej chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas czasu przelotu.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stały wzrost popytu na paliwa płynne, ograniczone zasoby paliw kopalnych, niepewność co do dostaw paliw kopalnych oraz obawy związane z rosnącym stężeniem gazów cieplarnianych w atmosferze zwiększyły globalną świadomość na temat odnawialnych źródeł energii1. Energia słoneczna (w tym fotowoltaika i energia słoneczna termiczna), energia wiatrowa, energia wodna, geotermalna i biomasa są głównymi źródłami odnawialnymi, które mogą potencjalnie zastąpić energię pochodzącą z paliw kopalnych2. Spośród nich biomasa jest jedynym alternatywnym zasobem energii opartym na węglu do produkcji płynnych paliw transportowych i wysokowartościowych chemikaliów3. Biomasa obejmuje wszelkie materiały organiczne, takie jak zasoby leśne, pozostałości rolnicze, algi, nasiona oleiste, stałe odpady komunalne i bogate w węgiel odpady przemysłowe (np. z przemysłu celulozowo-papierniczego lub z przetwórstwa spożywczego)1. Biomasa dzieli się na dwie szerokie kategorie: surowce lignocelulozowe i niedrzewne w zależności od cech składu. Biomasa lignocelulozowa składa się z węglowodanów i ligniny, podczas gdy surowce niezdrewniałe zawierają białka, węglowodany i lipidy/oleje4. Surowce lignocelulozowe, pochodzące z roślin lądowych, mogą zaspokoić tylko 30% obecnego zapotrzebowania na paliwa płynne (benzynę, paliwo lotnicze i olej napędowy), jeśli są uprawiane i zbierane w sposób zrównoważony5,6. W związku z tym niezdrewniałe mikroorganizmy wodne, takie jak mikroalgi i grzyby, są uważane za potencjalne surowce do produkcji odnawialnych paliw ciekłych uzupełniających zasoby lignocelulozowe.

Surowce do produkcji mikroalg mają potencjał, aby zaspokoić obecny popyt na płynne paliwa transportowe7,8. Glony mają wiele zalet: wysoką produktywność powierzchniową8, zdolność do wzrostu w wodzie słonawej lub morskiejniskiej jakości 9 oraz zdolność do akumulacji wysokoenergetycznych trójglicerydów lub węglowodorów7,8. Skraplanie hydrotermalne (HTL) jest opłacalnym i skalowalnym procesem konwersji, w którym wykorzystuje się wodę naturalnie związaną z algami lub surowcami wodnymi10,11. Jest to proces termochemiczny o temperaturach roboczych 250-400 °C i ciśnieniu roboczym 10-25 MPa, w wyniku którego powstaje produkt płynny lub bioropa, którą można przekształcić w mieszankę paliwową. Bioropa produkowana z HTL alg ma rozróżnialne i łatwo oddzielające się frakcje organiczne i wodne. Frakcja organiczna bioropy naftowej może być skutecznie przekształcana w gotową do rafinacji mieszankę w procesach katalitycznego hydrorafinacji11. Wodna frakcja biosury zawiera ~30% całkowitego węgla obecnego w surowcu do produkcji glonów. Chociaż w strumieniu wodnym HTL zidentyfikowano tysiące związków, dominujące frakcje składają się z natlenień o niskiej masie cząsteczkowej (w tym kwasów, alkoholi, ketonów i aldehydów) powstałych w wyniku degradacji węglowodanów i lipidów oraz heterocyklicznych związków azotu (w tym piroli, pirydyn, pirazyn i imidazoli) pochodzących z rozkładu białek12. Trwają badania nad wykorzystaniem frakcji wodnej w celu poprawy ogólnej ekonomiki procesu, a także zrównoważonego rozwoju. Gaz syntezowy może być wytwarzany z wodnej frakcji biosury z alg w procesie katalitycznego zgazowania hydrotermalnego10,13,14. Alternatywnie, substancje organiczne we frakcji wodnej mogą być również przekształcane katalitycznie w dodatki do paliw i specjalistyczne chemikalia. W Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) prowadzone są obecnie badania nad optymalizacją katalitycznego zgazowania hydrotermalnego oraz badań przesiewowych katalizatorów pod kątem konwersji substancji organicznych w wodnej fazie ciekłej. Do tej pracy wymagana jest jakościowa i ilościowa charakterystyka wodnej frakcji biosury z alg. Ponieważ wodna frakcja biosury z alg jest uważana za strumień odpadów, istnieje bardzo niewiele badań, w których analizowano wodną frakcję biosury z alg13,15. Co więcej, w ostatnich badaniach stwierdzono, że przekształcenie wody z alg HTL w wysokowartościowe bioprodukty poprawiłoby zrównoważony rozwój, a także ekonomikę biorafinerii opartej na HTL11. W związku z tym w niniejszym badaniu skoncentrowano się na opracowaniu metody jakościowej charakterystyki wodnej frakcji biosury otrzymanej z HTL glonów za pomocą dwuwymiarowej chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas czasu przelotu (GC × GC–TOF-MS).

GC × GC–TOF-MS to najbardziej obiecująca chromatograficzna technika analityczna pozwalająca zwiększyć rozdzielczość (lub separację związków chemicznych w próbce), pojemność pików (tj. liczbę rozpoznanych pików), stosunek sygnału do szumu (do identyfikacji związków chemicznych z dużą pewnością) oraz uniknąć koelucji związków chemicznych16. W celu maksymalizacji rozdzielczości, pojemności szczytowej i stosunku sygnału do szumu, dwie kolumny GC o różnych fazach stacjonarnych są połączone szeregowo za pomocą złącza wciskanego lub mikrozłącza17 (patrz rysunek 1, który jest schematem blokowym systemu GC × GC-TOF-MS użytego w tym badaniu). Modulator znajduje się między złączem wciskanym a kolumnami wtórnymi, aby wychwytywać, ponownie skupiać i ponownie wstrzykiwać ścieki z kolumny pierwotnej do kolumny wtórnej18. W niniejszym badaniu modulacja zachodzi na kolumnie wtórnej, jak pokazano na rysunku 1. Kolumna wtórna jest następnie podłączana do TOF-MS za pomocą zespołu linii przesyłowej.

GC × GC–TOF-MS był wcześniej używany do jakościowej i ilościowej analizy próbek organicznych, takich jak ropa naftowa16,19, benzyna, paliwo odrzutowe, olej napędowy, biodiesel oraz frakcja organiczna biopaliwa20-22 wytwarzanego w procesach konwersji termochemicznej i termokatalitycznej23,24. Do scharakteryzowania tych próbek organicznych w instrumentach GC × GC-TOF-MS użyto długiej kolumny niepolarnej jako kolumny pierwotnej, podczas gdy krótka kolumna biegunowa została użyta jako kolumny wtórnej. Ta konwencjonalna konfiguracja kolumn rozwiązuje związki chemiczne na podstawie różnic w lotności w pierwszym wymiarze, a następnie polarności w drugim wymiarze18. Próbki wodne lub wodne z procesów biologicznych, przetwórstwa spożywczego i odpadów środowiskowych scharakteryzowano również przy użyciu podobnych konfiguracji kolumn pierwotnych/wtórnych po przejściu przez etapy przygotowaniapróbki 17,25-30. Techniki przygotowania próbek, takie jak derywatyzacja, ekstrakcja do fazy stałej i ekstrakcja rozpuszczalnikiem organicznym, zostały wykorzystane przed analizą GC × GC-TOF-MS17,27-29,31,32. Techniki te miały na celu zmniejszenie polarności związków w próbce do analizy przy użyciu konwencjonalnej konfiguracji kolumn33. W tym badaniu zastosowano alternatywną strategię opartą na charakterze próbki (w tym przypadku polarne związki organiczne w wodzie), wykorzystując odwrotną konfigurację kolumny pierwotnej/wtórnej do analizy GC × GC-TOF-MS. Ponieważ wodna frakcja bioropy naftowej wytwarzanej z HTL zawiera związki polarne13, w GC × GC–TOF-MS zastosowano kombinację kolumnową pierwotnej kolumny polarnej i wtórnej kolumny niepolarnej bez przygotowania próbki przed nią. Ta kombinacja kolumny podstawowej/wtórnej rozwiązuje związki chemiczne na podstawie różnic w polarności w pierwszym wymiarze, a następnie lotności w drugim wymiarze. W literaturze istnieje ograniczona liczba metod analitycznych służących do charakteryzowania próbek wodnych przy użyciu dwuwymiarowej chromatografii gazowej bez uprzedniego przetwarzania próbki15.

Celem tego badania było określenie związków chemicznych obecnych w wodnej frakcji alg bio-surowych. Aby osiągnąć ten cel, opracowano metodę pozyskiwania danych GC × GC–TOF-MS z kombinacją kolumn biegunowych (pierwotnych) × niepolarnych (wtórnych). Klenn i wsp. (2015) zasugerował, że zwiększenie długości kolumny głównej (zwłaszcza kolumn GC 60 m) i obniżenie temperatury przesunięcia kolumny wtórnej w stosunku do kolumny pierwotnej zmaksymalizuje pojemność szczytową i rozdzielczość16-18. W związku z tym w pracy zastosowano kolumnę pierwotną o 60 m i temperaturę przesunięcia kolumny wtórnej o 5 °C w stosunku do kolumny pierwotnej. Optymalny okres modulacji określono zgodnie z protokołem opisanym w tym badaniu (patrz punkt 4). Optymalna szybkość narastania temperatury kolumny GC została określona metodą prób i błędów i jest zbliżona do wartości sugerowanej w literaturze16-18. Aby omówić zalety tej kombinacji kolumn dla próbek wodnych, przeanalizowaliśmy próbki wody z glonów HTL za pomocą konwencjonalnej kombinacji kolumn niepolarnych × polarnych. Parametry operacyjne sugerowane w literaturze wykorzystano do analizy wodnej frakcji biosury z glonów z kombinacją kolumn niepolarnych × biegunowych18.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie próbki

  1. Wytworzyć mieszany strumień produktu wodnego/organicznego poprzez ciągły przepływ HTL glonów zgodnie z projektem reaktora i procedurą doświadczalną znalezioną w literaturze10,11.
  2. Użyj separatora grawitacyjnego, aby oddzielić strumień produktu na fazę wodną i fazę organiczną.
  3. Przefiltrować 10 ml fazy wodnej HTL za pomocą filtra strzykawkowego 0,45 μm i przechowywać w lodówce utrzymywanej w temperaturze 4 °C do analizy GC × GC–TOF-MS.

2. Komponenty instrumentu

  1. Do tych eksperymentów należy użyć chromatografu gazowego (GC) wyposażonego w dwustopniowy modulator oparty na chłodzeniu z czterema strumieniami i spektrometr masowy (MS) czasu przelotu (MS).
  2. Skonfiguruj automatyczny próbnik tak, aby wstrzykiwał 1 μl każdej próbki lub wzorca do GC. Dla sekwencji automatycznego pobierania próbek należy stosować losowy projekt blokowy próbek i standardowych wstrzyknięć, jak opisano w literaturze13. Randomizowany projekt blokowy jest powszechnie stosowany w badaniach ilościowych do kontroli działania urządzenia. Nasze laboratorium rutynowo wykorzystuje ten projekt nawet w badaniach porównawczych w celu sprawdzenia działania urządzenia.
  3. Podłącz kolumnę pierwotną i wtórną za pomocą złącza zaciskowego przed modulatorem. Upewnij się, że obie krawędzie zarówno kolumny głównej, jak i wtórnej są przycięte prosto, bez ostrych krawędzi przed podłączeniem do łącznika zaciskowego.
  4. Umieść tuleję na kolumnie GC, a następnie podłącz kolumnę pierwotną do wtryskiwacza GC tak, aby 5 mm kolumny znalazło się wewnątrz wtryskiwacza.
  5. Upewnij się, że szklana wkładka, nieprzywierająca wkładka, O-ring i przegroda do wtryskiwacza GC są nowe i wolne od zanieczyszczeń.
  6. Użyj tulejek linii przesyłowej ID 1/16 x 0.5 mm, aby połączyć kolumnę wtórną i linię przesyłową. Umieść 0,2 m część kolumny pomocniczej w linii przesyłowej.
  7. Upewnij się, że w modulatorze znajduje się część kolumny wtórnej o długości 0.1 m.
  8. Stosować hel gazowy o ultrawysokiej czystości jako gaz nośny do GC przy natężeniu przepływu 1,5 ml min-1.
  9. Upewnij się, że w Dewarze jest wystarczająca ilość ciekłego azotu, który działa jak chłodziwo w modulatorze. Poziom ciekłego azotu w Dewarze można przewidzieć za pomocą manometru przymocowanego do jego wylotu. Odczyt manometru 69 kPa wskazuje, że Dewar jest pełny, a 0 kPa wskazuje, że jest pusty.

3. Protokoły przed analizą próbek

  1. Upewnij się, że w przyrządzie nie ma większych wycieków. Jeśli odczyt wakuometru TOF-MS jest wyższy niż 2.7 × 10-5 Pa dla natężenia przepływu w kolumnie 1.5 ml min-1 GC, oznacza to poważny wyciek w systemie.
  2. Skonfiguruj metodę kontroli jakości (QC) i uruchom wbudowany protokół "korekt systemu akwizycji", aby osiągnąć maksymalną odpowiedź sygnału przy użyciu protokołu producenta.
  3. Uruchom wbudowane protokoły "optymalizacji instrumentu" metodą QC, szeregowo - ogniskowanie żarnika, ogniskowanie optyki jonowej i testy kalibracji masy przy użyciu protokołu producenta. Upewnij się, że test wzorcowania masy zakończył się pomyślnie. Ta metoda kontroli jakości zapewnia, że wszystkie parametry sprzętowe urządzenia są na optymalnym poziomie.
  4. Przeprowadź "kontrolę szczelności" zgodnie z protokołem producenta. Analiza automatycznie generuje raport z kontroli szczelności. Upewnić się, że względne stężenie jonów 28 (N2), 32 (O2) i 18 (wilgotność) musi być niższe niż mniej niż 10%, 3% i 5% widm masowych wzorca wewnętrznego wynoszących odpowiednio 69 jonów.
  5. Dostrój TOF-MS za pomocą protokołu producenta.
  6. Uruchom metodę kontroli jakości, a także protokół dostrajania TOF-MS przed i po kontroli szczelności, a także podczas analizy próbek i wzorców.

4. Protokół określający optymalny okres modulacji modulatora

  1. Dowolnie wybierz długi okres modulacji (np. 10 sekund lub 13 sekund). Wstrzyknąć próbkę zgodnie z opisem w ppkt 2.2.
  2. Określić czas retencji w drugim wymiarze wykresu konturowego, po upływie którego nie dochodzi do elucji pików. Wybierz zidentyfikowany czas retencji drugiego wymiaru jako optymalny okres modulacji. Rysunek 2 wyraźnie wyjaśnia sposób określania czasu retencji w drugim wymiarze wykresu konturowego.
  3. Zwiększ okres modulacji zastosowany w kroku 4.1 i ponownie przeprowadź analizę, jeśli zaobserwowano "zawijanie"18. Zjawisko zawijania występuje, gdy piki w drugim wymiarze eluują poniżej linii bazowej pierwszego wymiaru. Przykładowy wykres konturowy dla "zawijania" przedstawiono na rysunku 3 w informacjach uzupełniających.
  4. Powtarzaj kroki 4.2 i 4.3, aż do określenia wartości optymalnej.

5. Eksperymentalne parametry ustawienia przyrządu

  1. Zainstaluj polarną kolumnę kapilarną (60 m x 0,25 mm x 0,5 μm grubości folii) jako kolumnę pierwotną i niepolarną (2,3 m x 0,25 mm x 0,5 μm grubości folii) jako kolumnę wtórną. Piecz zarówno kolumnę pierwotną, jak i wtórną przez co najmniej 2 godziny, aby usunąć śladowe ilości wilgoci, powietrza i zanieczyszczeń związanych z nowymi kolumnami GC.
  2. Stosować hel gazowy o ultrawysokiej czystości jako gaz nośny do GC przy natężeniu przepływu 1,5 ml min-1.
  3. Ustaw wtryskiwacz GC na temperaturę 260 °C i współczynnik podziału 1:250.
  4. Zastosować następujący program temperatury dla kolumny pierwotnej: stała temperatura 40 °C przez 0,2 minuty, następnie wzrost temperatury do 260 °C przy 5 °C min-1, a następnie stała temperatura 260 °C przez 5 minut.
  5. Utrzymywać temperaturę modulatora o 5 °C wyższą niż temperatura kolumny wtórnej, a temperaturę kolumny wtórnej o 5 °C wyższą niż temperatura kolumny pierwotnej.
  6. Użyj optymalnego okresu modulacji wynoszącego 4 sekundy z 0,8 sekundy gorącego impulsu i 1,2 sekundy zimnego impulsu. Wartość ta jest określana na podstawie protokołu opisanego w punkcie 4.
  7. Ustaw temperaturę linii przesyłowej na 270 °C.
  8. Ustaw opóźnienie nabycia lub opóźnienie rozpuszczalnika na 0 sek.
  9. Ustaw dolny i górny zakres m/z odpowiednio na 35 i 800.
  10. Ustaw szybkość akwizycji detektora MS na 400 widm/sek.
  11. Utrzymuj napięcie detektora MS na poziomie 150 V wyższym niż wartość zoptymalizowana.
  12. Utrzymuj temperaturę źródła jonów MS na poziomie 225 °C.

6. Analiza danych

  1. Przetwarzanie danych należy wykonać za pomocą oprogramowania dostarczonego przez producenta urządzenia.
  2. W metodzie analizy danych wybierz następujące zadania — Oblicz linię bazową, znajdź szczyty powyżej linii bazowej, wyszukiwanie w bibliotece i oblicz wysokość.
  3. Śledź linię bazową w pliku danych. Wprowadź odsunięcie linii bazowej jako 0.5.
    Wprowadź oczekiwaną szerokość piku wynoszącą 15 sekund w pierwszym wymiarze i 0,15 sekundy w drugim wymiarze.
  4. Ustaw stosunek sygnału do szumu na 5 000 i wartości podobieństwa >850 w celu identyfikacji związków.
  5. Wybierz dostępną na rynku bibliotekę widm masowych, aby zidentyfikować związki chemiczne obecne w próbkach i ustaw tryb wyszukiwania w bibliotece na przekazywanie.
  6. Przetwarzaj pliki danych przy użyciu tej metody analizy danych przy użyciu protokołu producenta. Przetworzenie pliku danych zajmuje co najmniej 1 godzinę.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chromatogram jonowy (TIC) uzyskany dla frakcji wodnej biosurowej alg analizowanej za pomocą kombinacji kolumn polarnych × niepolarnych jest pokazany na rysunku 4. Czasy retencji i wartości podobieństwa lub współczynnika dopasowania związków zidentyfikowanych przez wyszukiwanie w bibliotece National Institute of Standards and Technology (NIST) przedstawiono w tabeli 1. W wodzie z alg HTL zaobserwowano natlenienia (takie jak cyklopenatanon, związki furanowe...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wyniki wyraźnie ilustrują zdolność kombinacji kolumnowej polarnej × niepolarnej do rozdzielania związków polarnych i lekkich substancji lotnych obecnych we frakcji wodnej biosurowca z alg bez wcześniejszych technik przygotowania próbek. Drastyczne ogonowanie pików zaobserwowano dla kwasów organicznych i związków N przy użyciu niepolarnej× polarnej kombinacji kolumn. Tego pikowego ogonowania nie zaobserwowano dla wczesnych eluujących lekkich substancji organicznych. Zachowanie to było powtarzalne podczas sprawdzania, czy ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten manuskrypt został napisany przez Battelle Memorial Institute na podstawie umowy nr. DE-AC05-76RL01830 z Departamentem Energii Stanów Zjednoczonych. Rząd Stanów Zjednoczonych zachowuje, a wydawca, przyjmując artykuł do publikacji, przyjmuje do wiadomości, że rząd Stanów Zjednoczonych zachowuje niewyłączną, opłaconą, nieodwołalną, ogólnoświatową licencję na publikację lub powielanie opublikowanej formy tego manuskryptu lub zezwalanie na to innym osobom do celów rządu Stanów Zjednoczonych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
GC & czasy; GC– TOF/MSLecoPEG4D11DLN15Commercial Pegasus 4D
ChromaTOF wersja 4.50 oprogramowania do analizy danychLeco
Rxi-5MS GC kolumnyRestek13420o długości 2,3 m.
Kolumna Stabilwax GCRestek10626
HP-5 Kolumna GCAgilent19091J-416
Kolumna Stabilwax GCRestek15121
Łącznik wciskanyRestek20430
GC Wkładka wtryskiwaczaRestek23305.5
GC Tuleje wtryskiwaczyAgilent5181-3323
Nieprzywierająca wkładka O-ringiAgilent5188-5365
Tuleje linii przesyłowejRestek20212
EtanolSigma-Aldrich459844Klasa chromatograficzna
AcetonSigma-Aldrich414689Klasa chromatograficzna
Kwas octowySigma-Aldrich320099Klasa chromatograficzna
2-butanonSigma-Aldrich360473Klasa chromatograficzna
Kwas propanowySigma-Aldrich402907Klasa chromatograficzna
Kwas butanowySigma-Aldrich19215Klasa chromatograficzna
PirydynaSigma-Aldrich270970Klasa chromatograficzna
PirazynaSigma-Aldrich65693Klasa
AcetamidSigma-Aldrich695122Klasa chromatograficzna
2,5-pirolidyduSigma-AldrichS9381Klasa chromatograficzna
N-metylosukcynimidSigma-Aldrich325384Klasa chromatograficzna
N-(2-hydroksyetylo)sukcynimidSigma-Aldrich444073Klasa chromatograficzna
Z tej kolumny użyto chromatograficzna

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Dwuwymiarowa chromatografia gazowaanaliza frakcji wodnejkonfiguracja kolumn polarnej i niepolarnejcharakterystyka biorypy z algkonfiguracja modulatora chromatografu gazowegosystem ch odzenia ciek ym azotemprzetwarzanie danych spektrometrii masidentyfikacja zwi zk w chemicznych

Powiązane artykuły