Качественная характеристика Фракции водного из гидротермальных сжижение водорослей Использование 2D газовой хроматографии с течением времени пролета масс-спектрометрии

Общая цель этого метода получения данных 2D-газовой хроматографии заключается в том, чтобы охарактеризовать водные побочные продукты, полученные в результате гидротермального сжижения водорослей (HTL). Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области биотоплива, такие как идентификация органических веществ, которые переходят в водную фазу во время гидродинамического поведения водорослей. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он улучшает пиковую емкость, разрешение и широкий сговор химических соединений.

Этот метод важен для получения данных для биоперерабатывающих заводов, которые производят значительные объемы сточных вод, которые должны быть либо очищены, либо дополнительно переработаны в топливо и химикаты. Этот метод позволяет получить данные о характеризации, которые не могут быть получены с помощью других аналитических методов, таких как одномерная газовая хроматография или жидкостная хроматография. Идея этого метода пришла нам в голову, когда мы анализировали очень сложные органические смеси из процессов производства биотоплива.

Для этих экспериментов используйте газовый хроматограф, оснащенный четырехструйным двухступенчатым модулятором охлаждающей базы и времяпролетным масс-спектрометром. Настройте автопробоотборник на ввод одного микролитра каждого образца или стандарта в газовый хроматограф или газовый хроматограф. Используйте рандомизированную блочную конструкцию выборки и стандартные инжекции для последовательности автовыборки, как описано в литературе. Убедитесь, что обе кромки как основной, так и второстепенной колонн обрезаны прямо, без острых краев.

Затем соедините первичную и вторичную колонки с помощью герметичного разъема перед модулятором. Убедитесь, что стеклянный вкладыш, антипригарный вкладыш, уплотнительное кольцо, инцептор для инжектора GC новые и не загрязнены. Затем поместите ферал на колонку GC и подключите первичную колонку к инжектору GC так, чтобы пять миллиметров колонки оказались внутри инжектора.

Используйте фералы с внутренним диаметром 1/16 дюйма и внутренним диаметром 0,5 миллиметра для соединения вторичной колонны и передаточной линии. Поместите участок длиной 0,2 метра второстепенной колонны в линию переноса. Убедитесь, что часть вторичной колонки длиной 0,1 метра находится в модуляторе.

Используйте газообразный гелий сверхвысокой чистоты в качестве газа-носителя для ГХ со скоростью потока 1,5 миллилитров в минуту. Убедитесь, что в сосуде Дьюара достаточно жидкого азота, который действует как охлаждающая жидкость в модуляторе, считывая уровень жидкого азота с помощью манометра, прикрепленного к выпускному отверстию Дьюара. Показания манометра в 69 килопаскаль указывают на то, что дьюар полон, в то время как ноль килопаскаль указывает на то, что он пуст.

Убедитесь, что в приборе нет серьезных утечек. Если показания вакуумометра ТОФ-МС выше 2,7 умножить на 10 с точностью до отрицательной пятой паскаль при расходе ГХ в колонне 1,5 миллилитра в минуту, это свидетельствует о серьезной утечке в системе. Настройте контроль качества или метод контроля качества и запустите встроенный протокол корректировки системы сбора данных для достижения максимального отклика сигнала с использованием протокола производителя.

Затем запустите встроенные протоколы оптимизации приборов метода контроля качества. Последовательно проводите тесты на фокусировку нити накала, ионно-оптическую фокусировку и калибровку массы в соответствии с протоколом производителя. Убедитесь, что тест на калибровку гири пройден.

Этот метод контроля качества гарантирует, что все аппаратные параметры прибора находятся на оптимальном уровне. Прибор должен быть без утечек. Это важный аспект данной процедуры.

Повторная проверка должна быть выполнена в соответствии с протоколом производителя. Проанализируйте сгенерированный отчет о проверке утечек, проверив относительную концентрацию конкретных ионов к внутреннему стандарту. Чтобы определить оптимальный период модуляции модулятора, произвольно выберите длинный период модуляции и введите образец, как и раньше.

Определите время удержания во втором измерении контурного графика, после которого пики не вымываются. Выберите идентифицированное время удержания второго измерения в качестве оптимального периода модуляции. Увеличьте период модуляции и повторите анализ, если наблюдается зацикливание.

Круговые явления возникают, если пики во втором измерении опускаются ниже базовой линии первого измерения, как показано на этом контурном графике. Повторяйте эти действия до тех пор, пока не будет определено оптимальное значение. Конфигурация, использованная в этом исследовании, уникальна и важна.

Эта комбинация ранее не использовалась для анализа водных фракций, полученных в результате преобразования биомассы. Установите полярный капиллярный столб в качестве основного столба. Установите неполярный капиллярный столб в качестве вторичного столбика.

Используйте газообразный гелий сверхвысокой чистоты в качестве газа-носителя для газовой хроматографии со скоростью потока 1,5 миллилитра в минуту. Установите инжектор GC на температуру 260 градусов Цельсия и соотношение разделения один к 250. Настройте температурную программу для основного столбца, которая начинается с постоянной температуры 40 градусов Цельсия в течение 0,2 минуты, затем следует повышение температуры до 260 градусов Цельсия со скоростью пять градусов Цельсия в минуту, а затем постоянная температура 260 градусов Цельсия в течение пяти минут.

Поддерживайте температуру модулятора на пять градусов Цельсия выше, чем у вторичной колонки, а температуру вторичной колонки на пять градусов Цельсия выше, чем у первичной колонки. Используйте оптимальный период модуляции в четыре секунды с 0,8 секунды горячего импульса и 1,2 секунды холодного импульса, как определено ранее. Затем установите температуру передаточной линии на 270 градусов Цельсия.

Затем установите задержку сбора данных или задержку растворителя равной нулю секунд. Установите нижний и верхний диапазон массы на заряд на 35 и 800, затем установите скорость сбора данных детектора MS на 400 спектров в секунду. Поддерживайте напряжение детектора МС на 150 вольт выше оптимизированного значения.

Наконец, поддерживайте температуру источника ионов MS на уровне 225 градусов Цельсия. Выполнение обработки данных с помощью программного обеспечения, поставляемого производителем прибора. В методе анализа данных выберите базовый план вычисления, найдите пики над базовым уровнем, выполните поиск в библиотеке, а также вычислите площадь и высоту.

Отслеживайте базовый уровень с помощью файла данных. Введите смещение базовой линии как 0,5, затем введите ожидаемую максимальную ширину 15 секунд в первом измерении и 0,15 секунды во втором. Установите отношение сигнал/шум равным 5000 и значения сходства больше 850 для идентификации соединений.

Выберите коммерчески доступную масс-спектральную библиотеку для идентификации химических соединений, присутствующих в образцах, и установите режим поиска библиотеки в положение «Вперед». Обрабатывайте файлы данных с помощью этого метода анализа данных с использованием протокола производителя. Для обработки файла данных требуется не менее одного часа.

Здесь показана хроматограмма общих ионов, полученная для водной фракции биосырой водоросли, проанализированной с помощью комбинации полярных и неполярных колонок. В воде водорослей HTL наблюдались оксигенаты и органические кислоты. Кроме оксигенатов, водная фаза содержит азотсодержащие соединения, такие как пиридин, пиразин, ацетамиды, сукцинимид и их алкильные производные.

Предположительно, эти соединения являются продуктами распада белков и углеводов в биомассе водорослей. Здесь показаны значения сходства и времени удержания химических соединений, присутствующих в водорослевой воде HTL, с использованием комбинации полярных и неполярных колонок в табличной форме. Пики высокой интенсивности, выявленные на контурном графике для водной фракции биосырой нефти водорослей, были подтверждены с помощью стандартов анализа.

Стандарты, содержащие органические кислоты и конечные соединения, были подготовлены и проанализированы с помощью 2D газовой хроматографии с времяпролетной масс-спектрометрией. Водная фракция биосырой нефти водорослей также была проанализирована с помощью традиционной колоночной комбинации неполярной и полярной, которая широко использовалась в литературе. Как показано здесь, органические кислоты и конечные соединения, присутствующие в водной фракции водорослей био-сырого элюта с более чем одним пиком.

Значения сходства и время удержания этих химических соединений приведены в табличной форме. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как анализировать водные образцы с помощью двумерной газовой хроматографии, оснащенной масс-спектрометрией. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области биотоплива к анализу водного потока побочных продуктов, полученных в результате биохимических, термохимических и термокаталитических преобразований биомассы.

После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как одномерная газовая хроматография и жидкостная хроматография, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как количественное определение концентрации неопознанных химических соединений. При попытке выполнить эту процедуру важно помнить, что нелетучие соли с высоким содержанием соединений и неорганические соли не могут быть проанализированы с помощью этой конфигурации прибора.