Charakterystyka związków azotu w paliwach metodą wielowymiarowej chromatografii gazowej

Jest to metoda szczegółowej charakterystyki form azotu w paliwie do silników odrzutowych i olejach napędowych. Umożliwia użytkownikowi generowanie informacji na poziomie klasy związków o rozkładzie azotu w paliwie, co może zapewnić lepszy wgląd w zachowanie i wydajność paliwa. Metoda ta wykorzystuje ekonomiczne, dostępne na rynku oprzyrządowanie, pozwala na ilościowe oznaczanie na podstawie jednego wzorca i wymaga ograniczonego przygotowania próbki.

Wtórna kolumna GC musi być zapętlona w modulatorze. A jeśli nie jest idealnie wyrównany, chromatografia będzie bezużyteczna, więc po prostu nie spiesz się, aby ją wyrównać. Przed rozpoczęciem eksperymentu należy wykonać wzorce kalibracyjne zgodnie ze wskazaniami i dodać jeden mililitr każdego wzorca do indywidualnych fiolek do chromatografii gazowej.

W przypadku instalacji kolumny należy najpierw umieścić 30-metrową kolumnę pierwotną w piecu do chromatografii gazowej i podłączyć kolumnę do wlotu bez podziału. Wytnij 2,75 metra kolumny pomocniczej i użyj pisaka Wite-Out, aby umieścić znak na kolumnie na wysokości 0,375 i 1,375 metra. Umieść kolumnę wtórną w uchwycie kolumny modulatora Zoex i użyj znaków jako prowadnic do utworzenia jednometrowej pętli w uchwycie.

Użyj mikrozłącza, aby połączyć krótszy koniec kolumny pomocniczej z kolumną podstawową. Aby sprawdzić, czy połączenie się powiodło, włącz przepływ gazu i włóż otwarty koniec kolumny do fiolki z metanolem. Udane połączenie można potwierdzić obecnością pęcherzyków.

Umieść uchwyt kolumny w modulatorze i w razie potrzeby wyreguluj pętle, aby prawidłowo pokrywały się z zimnymi i gorącymi strumieniami. Następnie włóż drugi koniec kolumny do palnika detekcyjnego chemiluminescencji azotu i włącz wszystkie palniki i przepływy gazu, aby upewnić się, że nie ma wycieków. W oprogramowaniu komputerowym ustaw parametry przyrządu zgodnie ze wskazaniami w tabeli.

Ustaw początkową temperaturę piekarnika na 60 stopni Celsjusza z szybkością narastania pięciu stopni Celsjusza na minutę do 160 stopni Celsjusza. Gdy piec osiągnie temperaturę docelową, zmień szybkość narastania na cztery stopnie Celsjusza na minutę, aż piec osiągnie 300 stopni Celsjusza, przy łącznym czasie pracy 55 minut na próbkę. Ustaw temperaturę gorącego strumienia na 100 stopni Celsjusza wyższą niż temperatura piekarnika w dowolnym momencie.

Następnie ustaw pomocniczy ciekły azot Dewara podłączony do chromatografu gazowego tak, aby pozostawał wypełniony w zakresie od 20 do 30% podczas pracy. Aby skalibrować chromatograf gazowy, należy umieścić fiolki z próbkami chromatografii gazowej zawierające przygotowane wzorce karbazolu w urządzeniu i załadować poprzednio skonfigurowaną metodę do oprogramowania do chromatografii gazowej. Utworzyć sekwencję, w której na początku analizy dzieli się próbę ślepą, a następnie przygotowane wzorce karbazolu poprzez zwiększenie stężenia.

Po zakończeniu analizy zestawu wzorców kalibracyjnych należy użyć oprogramowania do chromatografii gazowej, aby załadować każdy chromatogram, skorygować tło i wykryć każdy pik lub plamkę karbazolu. W programie arkusza kalkulacyjnego wykreśl reakcję objętości plamy w stosunku do stężenia azotu każdego wzorca kalibracyjnego, aby utworzyć krzywą kalibracyjną. Linia trendu krzywej powinna mieć kwadrat R większy lub równy 0,99.

Aby przeanalizować próbki, umieść fiolki z próbkami chromatografii gazowej w tacce automatycznego podajnika próbek i załaduj poprzednio skonfigurowaną metodę. Utwórz sekwencję, która ma ślepą próbę na początku i po każdych pięciu próbkach, aby ograniczyć gromadzenie się paliwa w kolumnach. Następnie sprawdź, czy w Dewarze dostępna jest wystarczająca ilość ciekłego azotu dla modulatora i czy wszystkie parametry przyrządu są w trybie gotowości przed rozpoczęciem sekwencji.

Aby przeanalizować dane próbki, otwórz interesujący Cię chromatogram w oprogramowaniu do chromatografii gazowej w celu analizy danych i wykonaj korekcję tła. Aby wykryć obiekty blob, ustaw parametry filtru na minimalny obszar 25, minimalną wolumin równy zero i minimalny szczyt 25. Użyj funkcji szablonu obrazu chromatografii gazowej, aby utworzyć lub załadować szablon do odpowiedniej grupy klas związków azotu na podstawie czasów elucji znanych wzorców.

Po zgrupowaniu wszystkich związków wyeksportuj tabelę zestawu blob do programu arkusza kalkulacyjnego i użyj sumy, objętości wszystkich kropelek i pików w każdej grupie klas związków oraz równania kalibracyjnego do obliczenia stężenia w częściach na milion dla związków azotu w każdej grupie. Karbazol eluuje po około 33 minutach od kolumny pierwotnej i po dwóch sekundach od kolumny drugorzędowej. Nie ma żadnego ogona, a standardowa odpowiedź jest poza hałasem.

Tutaj pokazano dwuwymiarową chromatografię gazową i chromatogram detekcji chemiluminescencji azotu z wzorcem karbazolu i wynikową tabelą blobów. Jak zaobserwowano, istnieją dwie wykryte plamy, które nie mieszczą się w czasie elucji karbazolu, które są wykluczone z tabeli blobów. Na tych rysunkach przedstawiono typowy chromatogram uzyskany przy użyciu tej metody na próbce oleju napędowego i próbce paliwa do silników odrzutowych.

Zazwyczaj paliwo do silników odrzutowych ma mniej związków azotu w niższych stężeniach niż olej napędowy, co można wyraźnie zaobserwować, porównując oba chromatogramy. W przeciwieństwie do tego, w tym nieudanym pomiarze próbki, czas modulacji był nieprawidłowy dla temperatury pieca, co spowodowało zawinięcie kolumny. W tym nieudanym pomiarze próbki wystąpił efekt smug na plamach, spowodowany zbyt długim zatrzymywaniem związków w kolumnie i niszczeniem separacji związków.

Wzorce można wykorzystać do określenia grup związanych z każdą klasą związków azotu, na przykład, jak pokazano na tym rysunku. Podobną metodę wykrywania chemiluminescencji siarki GC-by-GC można również przeprowadzić, aby uzyskać jeszcze więcej informacji na temat zawartości heteroatomów w paliwie. Metoda ta pozwala chemikom paliwowym badać wpływ określonych związków azotu na stabilność i wydajność paliwa wykraczający poza typowy pomiar azotu całkowitego.

Zarówno próbki paliwa, jak i rozpuszczalniki są łatwopalne, a przyrząd bardzo się nagrzewa. Pamiętaj, aby nosić osobiste wyposażenie ochronne i nie dotykać instrumentu, chyba że jest chłodny.