Summary
Здесь мы представляем метод использования двухмерной газовой хроматографии и обнаружения химилюминесценции азота (GCxGC-NCD) для широкого характеристики различных классов азотсодержащих соединений в дизельном топливе и реактивном топливе.
Abstract
Некоторые азотсодержащие соединения могут способствовать нестабильности топлива во время хранения. Таким образом, обнаружение и характеристика этих соединений имеет решающее значение. Существуют значительные проблемы, которые необходимо преодолеть при измерении микроэлементов в сложной матрице, такой как топливо. Фоновые интерференции и матричные эффекты могут создавать ограничения для рутинных аналитических приборов, таких как GC-MS. Для того, чтобы облегчить конкретные и количественные измерения соединений микроазота в топливе, азот-специфический детектор идеально подходит. В этом методе для обнаружения соединений азота в топливе используется детектор химилюминесценции азота (НИЗ). НИЗ использует реакцию, специфичную для азота, которая не связана с углеводородным фоном. Двухмерная (GCxGC) газовая хроматография является мощным методом характеристики, поскольку она обеспечивает превосходные возможности разделения одномерных методов хроматографии газа. Когда GCxGC в паре с НИЗ, проблемные соединения азота, найденные в топливе, могут быть широко охарактеризованы без фоновых помех. Метод, представленный в данной рукописи, подробно описывает процесс измерения различных азотсодержащих составных классов в топливе с небольшим количеством подготовки образца. В целом было доказано, что этот метод GCxGC-NCD является ценным инструментом для углубления понимания химического состава азотсодержащих соединений в топливе и их воздействия на стабильность топлива. % RSD для этого метода составляет йlt;5% для внутридневного и йlt;10% для междневного анализа; LOD составляет 1,7 промилле, а ЛОЗ - 5,5 промилле.
Introduction
Перед использованием топлива проходят обширные проверки качества и проверки спецификаций нефтеперерабатывающими заводами, чтобы убедиться, что производимое ими топливо не выйдет из строя или не вызовет проблем с оборудованием после их распространения. Эти тесты спецификации включают проверку точки вспышки, точку замораживания, стабильность хранения и многое другое. Тесты на стабильность хранения имеют важное значение, поскольку они определяют, имеют ли топливо тенденцию к деградации во время хранения, что приводит к образованию десен или твердых частиц. Там были случаи в прошлом, когда F-76 дизельного топлива не удалось во время хранения, хотя они прошли все тесты спецификации1. Эти сбои привели к высокой концентрации твердых частиц в топливе, что может нанести ущерб такому оборудованию, как топливные насосы. Обширные исследования, которые последовали за этим открытием, показали, что существует причинно-следственная связь между определенными типами соединений азота и образованием твердых частиц2,,33,4,5. Однако многие методы, используемые для измерения содержания азота, являются строго качественными, требуют тщательной подготовки образцов и дают мало информации о личности подозрительных соединений азота. Описанный в настоящем году метод представляет собой двухмерный метод GC (GCxGC) в паре с детектором химилюминесценции азота (НИЗ), который был разработан с целью характеристики и количественной оценки микроазовых соединений в дизельном топливе и реактивном топливе.
Газовая хроматография широко используется в анализе нефти и Есть более шестидесяти опубликованных ASTM нефтяных методов, связанных с техникой. Широкий спектр детекторов сочетается с газовой хроматографией, такой как масс-спектрометрия (MS, ASTM D27896, D57697), Фурье-трансформер инфракрасная спектроскопия (FTIR, D59868), вакуумная ультрафиолетовая спектроскопия (VUV, D80719),13детектор ионизации пламени (FID, D742310), и детекторы хемилюминизенс (D550411, D780712, D777). Все эти методы могут предоставить значительную композиционную информацию о топливном продукте. Поскольку топливо является сложным образец матрицы, газовая хроматография усиливает композиционный анализ путем разделения образец соединений на основе точки кипения, полярности и других взаимодействий с колонкой.
Для дальнейшего этого разделения способности, двумерный газ хроматографии (GCxGC) методы могут быть использованы для обеспечения композиционных карт с помощью последовательных столбцов с ортогональной колонки химии. Разделение соединений происходит как по полярности, так и по точке кипения, что является комплексным средством изолировать топливные компоненты. Хотя можно анализировать азотсодержащие соединения с помощью GCxGC-MS, концентрация следов соединений азота в сложном образце препятствует идентификации14. Для использования методов GC-MS были предприняты попытки извлечения жидкой фазы; однако было установлено, что добыча является неполной и исключает важные соединения азота15. Кроме того, другие использовали твердую фазу извлечения для повышения азота сигнала при одновременном снижении потенциала для топлива образца матрицы помех16. Тем не менее, этот метод был найден для необратимой розничной торговли некоторых видов азота, особенно низкий молекулярный вес азотоносных видов.
Детектор химилюминесценции азота (НИЗ) является азотным детектором и успешно используется для анализа топлива17,,18,,19. Он использует реакцию сгорания азотсодержащих соединений, образование оксида азота (NO), и реакцию с озоном (см. Уравнения 1 и 2)20. Это достигается в кварцевой реакционной трубке, которая содержит платиновый катализатор и нагревается до 900 градусов по Цельсию в присутствии кислородного газа.
Фотоны, испускаемые этой реакцией, измеряются с помощью трубки фотомультипликатора. Этот детектор имеет линейный и эквимолярный ответ на все азотсодержащие соединения, потому что все азотсодержащие соединения преобразуются в NO. Он также не подвержен матричным эффектам, поскольку другие соединения в выборке преобразуются в нехемилюминесценционные виды (CO2 и H2O) во время этапа преобразования реакции (Equation 1). Таким образом, это идеальный метод измерения соединений азота в сложной матрице, такой как топливо.
Эквимолярная реакция этого детектора имеет важное значение для количественной оценки соединений азота в топливе, поскольку сложный характер топлива не позволяет калибровки каждого азотного анализа. Избирательность этого детектора облегчает обнаружение микроазотных соединений даже при сложном углеводородном фоне.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ВНИМАНИЕ: Пожалуйста, проконсультируйтесь с соответствующими листами данных о безопасности (SDS) всех соединений перед использованием. Рекомендуются соответствующие методы обеспечения безопасности. Все работы должны быть выполнены во время ношения средств индивидуальной защиты, таких как перчатки, защитные очки, лабораторное пальто, длинные брюки и обувь с закрытыми ностями. Все стандартные и выборочные препараты должны быть сделаны в вентилируемом капюшоне.
1. Подготовка стандартов
- Приготовьте 5000 мг/кг (ppm) раствор карбазола (стандарт калибровки, минимум 98% чистоты), поместив 0,050 г во флакон и доведя общую массу каждого раствора до 10.000 г с изопропиловым спиртом. Cap флакон немедленно, чтобы предотвратить потерю изопропилового спирта. Это решение калибровки запасов.
- Приготовьте карбазоловый раствор с содержанием азота 100 промилле, разбавив 1,194 мл бульонного раствора до 5 мл изопропиловым спиртом. Это обозначено как "100 ppm азоткарбаз" и используется для создания стандартов калибровки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрации стандартов калибровки указывают на концентрацию азота в стандартной, а не на концентрацию карбазола - Подготовьте следующие стандарты калибровки путем последовательного разбавления:
20 промилле азотного карбазола
10 промилле азотного карбазола
5 промилле азотного карбазола
1 промилле азотного карбазола
0,5 промилле азотного карбазала
0,025 промилле азотного карбазаза - Поместите 1 мл калибровочных стандартов в отдельные флаконы GC (всего 6 флаконов).
- Подготовьте индивидуальные 10 ppm растворы каждого стандартного соединения, перечисленные в таблице 1 в изопропиловом спирте. Поместите 1 мл каждого стандартного решения в отдельные ФЛАконы GC (всего 10 флаконов).
ПРИМЕЧАНИЕ: Стандартные соединения, перечисленные в таблице 1, будут использоваться для классификации неизвестных соединений азота как «легкие соединения азота», «основные соединения азота» или «неосновные соединения азота».
| Стандартное соединение | Группа классификации времени elution |
| Пиридин | Группа 1 - легкие соединения азота |
| Триметиламин | Группа 1 - легкие соединения азота |
| Метиланилин | Группа 1 - легкие соединения азота |
| Хинолиновый | Группа 2 - основные соединения азота |
| Диэтиланилин | Группа 2 - основные соединения азота |
| Метилкинолин | Группа 2 - основные соединения азота |
| Индол | Группа 2 - основные соединения азота |
| Диметилинол | Группа 2 - основные соединения азота |
| Этилкарбазоле | Группа 3 - Неосновные соединения азота |
| Карбазоле | Группа 3 - Неосновные соединения азота |
Таблица 1: Азотные стандарты и их группы классификации elution.
2. Подготовка образцов
- Для дизельного топлива: В пробирке GC добавьте 250 л образца топлива и 750 л изопропилового спирта.
- Для реактивного топлива: В пробирке GC добавьте 750 л образца топлива и 250 л изопропилового спирта.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если общая концентрация азота дизельного или струйного топлива опускается ниже кривой калибровки (0,025 промилле азота) при разбавлении в соответствии с инструкциями выше, не разбавляйте. Если концентрация азота в определенной группе азота в дизельном или струйном топливе опускается выше кривой калибровки (20 промилле азота), разбавляйте образец дальше.
3. Установка инструмента
- Конфигурация приборов
- Авто-сэмплер: Убедитесь, что лоток autosampler и башня установлены с сплит-впускных и мыть флаконы на месте.
- Детектор химилюминесценции азота: Убедитесь, что детектор химилюминесценции азота установлен с соответствующими газовыми линиями (нат., гелием и водородом). Водородный генератор может быть использован вместо бака, если таковой имеется.
- Duel Loop Thermal Modulator: Убедитесь, что тепловой модуль дуэли установлен и выровнен должным образом, так что петля колонны будет центрироваться между холодными и горячими потоками струи во время модуляции.
- Установка колонны
- Убедитесь, что прибор находится в режиме технического обслуживания (т.е. все горелки и газовые потоки отключены).
- Вставьте 30 м основной колонки в печь GC и подключитесь к безсплитой впуске.
- Измерьте и вырежьте 2,75 м вторичной колонны. Поставьте отметку на вторичную колонну на 0,375 м и 1,375 м с помощью белой ручки.
- Поместите вторичную колонку в держатель столбца модулятора Зоекса и используйте знаки в качестве направляющих для создания 1 м петли внутри держателя для модуляции.
- Соедините более короткий конец вторичного столбца к основной колонке с помощью микросоединения. Проверьте успешное подключение, включив поток газа и вставив открытый конец колонны во флакон метанола. Успешное соединение подтверждается наличием пузырьков.
- Поместите держатель столбца в модулятор и настроить петли по мере необходимости, так что петли выстраиваются должным образом с холодной и горячей струй, как показано на рисунке 1.
- Вставьте другой конец столбца в горелку NCD. Затем включите все горелки и газовые потоки, чтобы убедиться, что нет утечек.
- Включите духовку при максимальном температурном пределе минимум на 2 ч, чтобы выпечь колонны. После завершения, убедитесь, что Есть нет новых утечек. Затем охладите духовку.
Рисунок 1: Схематическое представление приборов GCxGC-NCD. Эта цифра была перепечатана из Deese et al. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
- Параметры метода
- Используя компьютерное программное обеспечение, установите инструмент на параметры, перечисленные в таблице 2.
- Установите начальную температуру духовки до 60 градусов с рампы скорость от 5 C/min до 160 c, а затем изменить скорость рампы до 4 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию. Общее время выполнения составляет 55 минут на один образец.
- Установите горячую струю температура будет 100 градусов выше, чем температура духовки в любой момент времени. Таким образом: установите начальную температуру горячей струи до 160 градусов с рампы скоростью от 5 C/min до 260 C, и после этого измените тариф пандуса до 4 c до 400 C.
- Установите вспомогательный жидкий азот Dewar подключен к GC, чтобы остаться между 20% и 30% полной во время запуска.
| Параметры приборов | ||
| Ncd | Температура базы азота | 280 кв. |
| Температура сжигания азота | 900 кв. | |
| Скорость потока водорода | 4 мл/мин | |
| Скорость потока оксидизатора (O2) | 8 м/мин | |
| Скорость сбора данных | 100 Гц | |
| Входе | Температура вхоза | 300 кв. c |
| Впускной лайнер | Безсплита | |
| Очистка потока к расколвентиляции | 15 мл/мин | |
| Септумчистка потока | 3 м/мин | |
| Перевозчик газа | Он | |
| Скорость потока газа перевозчика | 1,6 м/мин | |
| Размер шприца | 10 зл | |
| Объем инъекций | 1 зл | |
| Модулятор | Время модуляции | 6000 мс |
| Продолжительность горячего импульса | 375 мс | |
| Столбцы | Потока | 1,6 м/мин |
| Тип потока | Постоянный поток | |
Таблица 2: Параметры инструмента.
4. Калибровка приборов
- Поместите флаконы образца GC, содержащие подготовленные стандарты карбазола, и загрузите ранее настроенный метод в программное обеспечение GC.
- Создайте последовательность, которая aliquots пустой (изопропиловый спирт) в начале следуют подготовленные стандарты карбазола за счет увеличения концентрации.
- Убедитесь, что жидкий азот Dewar находится между 20-30% полной и все параметры инструмента находятся в "готовом" режиме. Запустите последовательность.
- После завершения анализа стандартного набора калибровки используйте программное обеспечение GCImage для загрузки каждой хроматограммы, правильного фона и обнаружения каждого пика карбазола или капли.
ПРИМЕЧАНИЕ: В GCImage, обнаруженные пики в хроматограмме называются "blobs" по программному обеспечению. - В программе электронной таблицы наложите ответ (объем blob) на фоне концентрации азота (ppm) каждого стандарта калибровки для создания кривой калибровки (см. рисунок 2). Линия тренда кривой должна иметь R2 и 0,99.
Рисунок 2: Пример кривой калибровки карбазала GCxGC-NCD. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
5. Анализ проб
- Поместите флаконы образца GC в лоток автосэмпмер и загрузите ранее настроенный метод.
- Создайте последовательность, которая имеет пустой (изопропиловый спирт) в начале, а затем каждые 5 последующих образцов, чтобы ограничить любое накопление топлива в столбцах.
- Убедитесь, что в Dewar модулятора имеется достаточное количество жидкого азота и что все параметры прибора находятся в «готовом» режиме. Затем запустите последовательность.
6. Анализ данных
- Откройте хроматограмму в программном обеспечении GCImage для анализа данных и выполните фоновую коррекцию
- Обнаружение капли с использованием следующих параметров фильтра:
Минимальная площадь 25 евро
Минимальный объем 0 евро
Минимальный пик - 25 евро
ПРИМЕЧАНИЕ: Эти параметры могут быть изменены на основе ответа инструмента или матрицы образца. - Используйте функцию шаблона GCImage для создания или загрузки шаблона для группы классов соединений азота на основе времени элюционизации известных стандартов (см. таблицу 1).
ПРИМЕЧАНИЕ: Дальнейшее объяснение использования шаблона можно найти в репрезентативных результатах и рисунке 8. - После того, как соединения были сгруппированы, экспортировать "blob настольно ею" в программу электронной таблицы. Используйте сумму объема всех капли / пики в каждой группе класса соединения, и калибровки уравнение определяется в разделе 4.4 для расчета концентрации в промилле для соединений азота в каждой группе.
- При желании используйте следующие расчеты плотности для исправления различий в объеме инъекций образца по сравнению со стандартами для количественной оценки:
ПРИМЕЧАНИЕ: Разница в процентах между ng N, впрыснутой в матрице образца, по сравнению со стандартной матрицей - Сумма все содержание азота в каждом классе соединения для получения общего содержания азота в образце, если это необходимо. Если общее содержание азота установлено, что выше 150 ppm азота или соединения класса бен находится за пределами калибровки диапазона, разбавить образец далее для анализа. Сравните эти результаты с общим содержанием азота, как это определено ASTM D462913 для проверки количественной оценки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Азотосодержащее соединение, карбазола, использовалось в этом методе в качестве стандарта калибровки. Carbazole elutes на приблизительно 33 min от основной колонки и на 2s от вторичной колонки. Эти время elution будет меняться немного в зависимости от точной длины колонки и приборов. Для получения надлежащей кривой калибровки и, как правило, хорошей количественной оценки соединений азота в образце, пики калибровки не должны быть перегружены и не имеют никаких загрязняющих веществ азота. Первичные и вторичные колонки хроматограммы стандарта калибровки карбазола, содержащего 0,025 промилле N, показаны на рисунке 3. Нет никакого хвостохранилища, и стандартный ответ находится за пределами шума.
Рисунок 3: Представительные хроматограммы 0,025 промилле N стандарта калибровки карбазола на первичных (левых) и вторичных (правых) столбцах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 4 является примером хроматограммы GCxGC-NCD со стандартом карбазола и полученной таблицей каплей. Как видно, есть два обнаруженных капли, которые не находятся в пределах времени карбазола elution, и они были исключены из таблицы капли. Посторонние пики или капли не должны быть включены в кривую калибровки.
Рисунок 4: Представитель GCxGC-NCD хроматограмма карбазоловстандарта, разбаразивого изопропиловым спиртом. Посторонние вершины обведёны желтым цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 5 иллюстрирует типичную хроматограмму, полученную с помощью этого метода на образце дизельного топлива, а рисунок 6 является типичной хроматограммой образца реактивного топлива. Как правило, струйное топливо имеет меньше соединений азота при более низких концентрациях, чем дизельное топливо, что хорошо видно при сравнении двух хроматограмм. Пики или "blobs" в этих хроматограммах овальной формы (мало-к-нет 'полосы' или слишком много удержания на любой колонке) и легко отличаются друг от друга. Очевидно, что различные классы соединений азота присутствуют в дизельном топливе по сравнению с реактивным топливом.
Рисунок 5: Представитель GCxGC-NCD хроматограмма, содержащая соединения азота, найденные в дизельном топливе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 6: Представитель GCxGC-NCD хроматограмма, содержащего соединения азота, найденные в реактивном топливе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
В отличие от предыдущих примеров, рисунок 7 иллюстрирует два неудачных измерения выборки. Изображение слева происходит, когда время модуляции неправильно для температуры печи, следовательно, в результате обернуть вокруг в колонке. Решением этого типа отказа является либо увеличение времени модуляции или повышение температуры печи. Хроматограмма справа иллюстрирует «полосатый» эффект капли. Это происходит, когда соединения сохраняются на образце слишком долго, и это разрушает любое соединение разделения. По опыту, это, как правило, вызвано накоплением соединений в столбце. Эту проблему можно исправить, запустив несколько заготовок и «выгорая» колонку, повысив температуру духовки до 300 градусов по Цельсию и позволив ей сидеть в течение нескольких часов при такой температуре.
Рисунок 7: Представление несостоявшихся хроматограмм. Оберните вокруг вызвано неправильным временем модуляции (слева) и пикдеградации, вызванной удержанием образца на столбце (справа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Стандарты (как указано в таблице 1)могут быть использованы для определения групп, связанных с каждым классом соединения азота. Пример этих стандартных групп можно увидеть на рисунке 8. Время хранения стандартов может немного отличаться на разных приборах или различных комплектах столбцов. Поэтому крайне важно запускать стандарты каждый раз, когда изменяется параметр инструмента.
Рисунок 8: Пример времени хранения стандартов, перечисленных в таблице 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Шаблон может быть создан в GCImage для разделения соединений азота, найденных в топливе различными классами азота. Шаблон должен быть построен из времени elution, определяемых стандартами, а затем наложен на каждую хроматограмму топлива. Рисунок 9 представляет собой представление шаблона с тремя группами, определяемыми стандартными временами elution. После наложения шаблона таблица наготовения капли будет указывать количество капли и общий объем внутри каждой классифицированной группы.
Рисунок 9: Представитель GCxGC-NCD хроматограмма с накладным шаблоном и каплей накрытая таблица. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Фактор реакции из кривой калибровки должен затем использоваться для расчета концентрации соединений азота в каждом классе азота. На рисунке 10 показана концентрация промилле соединения азота, обнаруженная в каждом из трех классов для партии образцов дизельного топлива.
Рисунок 10: Репрезентативные результаты концентрации азота (ppm) в дизельном топливе по группам. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Дополнительный файл 1: внутридневная и междневной повторяемости общей концентрации азота GCxGC-NCD для четырех видов топлива. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот файл (Право нажмите, чтобы скачать).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Цель этого метода заключается в предоставлении подробной информации о содержании азота в дизельном топливе и реактивном топливе без тщательной подготовки образцов, таких как экстракции жидкости. Это достигается путем сопряжения двухмерной системы GC (GCxGC) с азотно-специфическим детектором (детектор химилюминесценции азота, NcD). GCxGC обеспечивает значительное разделение соединений по сравнению с традиционным одномерным GC. НИЗ обеспечивает обнаружение соединений азота без каких-либо фоновых помех. Другим азотным детекторам, которые использовались в прошлом, например детектору фосфора азота (NPD), мешает углеводородная матрица топлива. В отличие от этого, этот метод имеет практически нет матричных помех.
Этот метод GCxGC использует реверсивную (поляльную- неполярную) установку столбца, чтобы соединения в первом измерении отделялись полярностью, в то время как во втором измерении они разделены точкой кипения. Разделение второго измерения контролируется тепловым модулятором, который переконцентрирует соединения с помощью криофокусировки, а затем отделяет соединения дальше. Для достижения оптимального разделения необходимо точно разместить вторичную колонку внутри модулятора. Если петля столбца не сосредоточена между горячей и холодной струей, пики не будут иметь правильную форму или правильно. Кроме того, гелий используется в качестве переносица газа для этой системы. Хотя водородный газ может быть использован в качестве переносица газа, существует вероятность того, что он может создавать активные участки, которые будут взаимодействовать с соединениями азота. Для того, чтобы полностью исключить эту возможность, крайне рекомендуется гелий.
Из-за следовой характера соединений азота, найденных в этих видах топлива, характеристика масс-спектрометрии трудно получить. Наиболее эффективным способом идентификации классов соединений азота с помощью этой системы является введение различных известных азотсодержащих соединений и создание шаблона класса азота на основе этих стандартов (см. таблицу 1). Время elution этих соединений может незначительно отличаться в зависимости от используемого инструмента. Таким образом, крайне важно, чтобы стандартный набор измерялся на каждом инструменте и создавался уникальный шаблон. Этот шаблон может быть использован для образцов топлива, с тем чтобы охарактеризовать классы соединений азота в топливе и предоставить количественную информацию.
Идеальным методом количественной оценки этих соединений является сумма общего объема капли в каждом классе, использование уравнения калибровки для расчета концентрации азота в классе, а затем суммировать содержание класса для получения общей концентрации азота. Повторяемость этих измерений для анализа как в один и тот же день, так и в разные дни была признана йlt; 20% RSD (см. Дополнительный файл 1). Самый высокий предел обнаружения (LOD) и предел количественной оценки (ЛОЗ) были признаны 1,7 промилле и 5,5 промилле соответственно (см. Дополнительный файл 1).
Насколько нам известно, цель подробного метода заключается в том, чтобы обеспечить значительную характеристику классов соединений азота в дизельном топливе и реактивном топливе. Другие методы характеристики азота требуют использования жидких экстракции (которые, как было установлено, исключают императивные соединения азота) и схем обнаружения, которые имеют значительные матричные помехи. Образцы струйных и дизельных образцов можно измерить с помощью одного и того же метода и конфигурации прибора, с той лишь разницей степень разбавления образцов перед измерением. В настоящее время предпринимаются усилия по использованию этого метода GCxGC-NCD в качестве способа дальнейшей характеристики топлива (в дополнение к опубликованным методам ASTM) для определения и прогнозирования качества топлива. Этот проект характеристик включает в себя увеличение числа азотных стандартов, используемых для создания надежного шаблона для повышения химического композиционного анализа топлива, содержащего соединения азота, что еще больше украсит понимание соединений, которые наносят ущерб топливу в долгосрочном хранении.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Финансирование этой работы оказывали оборонно-логистическое агентство "Энергия" (DLA Energy) и Командование военно-морских авиационных систем (NAVAIR).
Это исследование было проведено в то время как автор провел NRC исследований Associateship награду в Военно-морской исследовательской лаборатории США.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10 µL syringe | Agilent | gold series | |
| 180 µm x 0.18 µm Secondary Column | Restek | Rxi-1MS | nonpolar phase column, crossbond dimethyl polysiloxane |
| 250 µm x 0.25 µm Primary Column | Restek | Rxi-17SilMS | midpolarity phase column |
| Autosampler tray and tower | Agilent | 7963A | |
| Carbazole | Sigma | C5132 | 98% |
| Diethylaniline | Aldrich | 185898 | ≥ 99% |
| Dimethylindole | Aldrich | D166006 | 97% |
| Duel Loop Thermal Modulator | Zoex Corporation | ZX-1 | |
| Ethylcarbazole | Aldrich | E16600 | 97% |
| Gas chromatograph | Agilent | 7890B | |
| GC vials | Restek | 21142 | |
| GCImage Software, Version 2.6 | Zoex Corporation | ||
| Indole | Aldrich | 13408 | ≥ 99% |
| Isopropyl Alcohol | Fisher Scientific | A461-500 | Purity 99.9% |
| Methylaniline | Aldrich | 236233 | ≥ 99% |
| Methylquinoline | Aldrich | 382493 | 99% |
| Nitrogen Chemiluminescence Detector | Agilent | 8255 | |
| Pyridine | Sigma-Aldrich | 270970 | anhydrous, 99.8% |
| Quinoline | Aldrich | 241571 | 98% |
| Trimethylamine | Sigma-Aldrich | 243205 | anhydrous, ≥ 99% |
References
- Garner, M. W., Morris, R. E. Laboratory Studies of Good Hope and Other Diesel Fuel Samples. ARTECH Corp. Report No. J8050.93-FR. , (1982).
- Morris, R. E. Fleet Fuel Stability Analyses and Evaluations. ARTECH Corp. Report No. DTNSRDC-SME-CR-01083. , (1983).
- Analysis of F-76 Fuels from the Western Pacific Region Sampled in 2014. Naval Research Laboratory Letter Report 6180/0012A. , (2015).
- Westbrook, S. R. Analysis of F-76 Fuel, Sludge, and Particulate Contamination. Southwest Research Institute Letter Report. Project No. 08.15954.14.001. , (2015).
- Morris, R. E., Loegel, T. N., Cramer, J. A., Leska Myers, K. M., A, I. Examination of Diesel Fuels and Insoluble Gums in Retain Samples from the West Coast-Hawaii Region. Naval Research Laboratory Memorandum Report. No. NRL/MR/6180-15-9647. , (2015).
- ASTM D2789 – 95, Standard Test Method for Hydrocarbon Types in Low Olefinic Gasoline by Mass Spectometry. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM D5769 – 15, Standard Test Method for Determination of Benzene, Toluene, and Total Aromatics in Finished Gasolines by Gas Chromatography/Mass Spectometry. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM D5986 – 96, Standard Test Method for Determination of Benzene, Toluene, and Total Aromatics in Finished Gasolines by Gas Chromatography/Mass Spectometry. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM D8071 – 19, Standard Test Method for Dermination of Hydrocarbon Group Types and Select Hydrocarbon and Oxygenate Compounds in Automotive Spark-Ignition Engine Fuel Using Gas Chromatography with Vacuum Ultraviolet Absorption Spectroscopy Detection. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM D7423 – 17, Standard Test Method for Determination of Oxygenates in C2, C3, C4, and C5 Hydrocarbon Matrices by Gas Chromatography and Flame Ionization Detection. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM5504 – 12, Standard Test Method for Determination of Sulfur Compounds in Natural Gas and Gaseous Fuels by Gas Chromatography and Chemiluminescence. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM D7807 – 12, Standard Test Method for Determination of Boiling Point Range Distribution of Hydrocarbon and Sulfur Components of Petroleum Distillates by Gas Chromatography and Chemiluminescence Detection. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- ASTM D4629-17, Standard Test Method for Trace Nitrogen in Liquid Hydrocarbons by Syringe/Inlet Oxidative Combustion and Chemiluminescence Detection. , ASTM International. West Conshohocken, PA. www.astm.org (2019).
- Maciel, G. P., et al. Quantification of Nitrogen Compounds in Diesel Fuel Samples by Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Coupled with Quadrupole Mass Spectrometry. Journal of Separation Science. 38 (23), 4071-4077 (2015).
- Deese, R. D., et al. Characterization of Organic Nitrogen Compounds and Their Impact on the Stability of Marginally Stable Diesel Fuels. Energy & Fuels. 33 (7), 6659-6669 (2019).
- Lissitsyna, K., Huertas, S., Quintero, L. C., Polo, L. M. Novel Simple Method for Quanitation of Nitrogen Compounds in Middle Distillates using Solid Phase Extraction and Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography. Fuel. 104, 752-757 (2013).
- Machado, M. E. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for the analysis of nitrogen-containing compounds in fossil fuels: A review. Talanta. 198, 263-276 (2019).
- Adam, F., et al. New Benchmark for Basic and Neutral Nitrogen Compounds Speciation in Middle Distillates using Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography. Journal of Chromatography A. 1148, 55-65 (2007).
- Wang, F. C. Y., Robbins, W. K., Greaney, M. A. Speciation of Nitrogen-Containing Compounds in Diesel Fuel by Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography. Journal of Separation Science. 27, 468-472 (2004).
- Yan, X. Sulfur and Nitrogen Chemiluminescence Detection in Gas Chromatographic Analaysis. Journal of Chromatography A. 976 (1), 3-10 (2002).
