Zaman-of-flight Kütle Spektrometre ile 2D Gaz Kromatografisi Kullanarak Alg Hidrotermal Sıvılaşma gelen Sulu Kesir Nitel Karakterizasyonu

Bu 2D gaz kromatografisi veri toplama yönteminin genel amacı, alglerin hidrotermal sıvılaştırılmasından veya HTL'den elde edilen sulu yan ürünleri karakterize etmektir. Bu yöntem, alglerin hidrodinamik oluşumu sırasında sulu faza rapor veren organik türlerin tanımlanması gibi biyo-yakıtlar alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, en yüksek kapasiteyi, çözünürlüğü ve kimyasal bileşiklerin geniş bir koleksiyonunu geliştirmesidir.

Bu yöntem, yakıtlara ve kimyasallara arıtılması veya daha fazla işlenmesi gereken önemli miktarda atık su üreten biyo-rafineriler için veri üretmek için önemlidir. Bu yöntem, tek boyutlu gaz kromatografisi veya sıvı kromatografisi gibi diğer analitik tekniklerden üretilemeyen karakterizasyon verileri sağlayabilir. Bu yöntem için ilk olarak, biyo-yakıt üretim süreçlerinden çok karmaşık organik karışımları analiz ederken aklımıza geldi.

Bu deneyler için dört jetli çift aşamalı soğutma tabanı modülatörü ve uçuş süresi kütle spektrometresi ile donatılmış bir gaz kromatografı kullanın. Otomatik numune alma cihazını, her numuneden veya standarttan bir mikrolitreyi gaz kromatografına veya GC'ye enjekte edecek şekilde yapılandırın. Literatürde açıklandığı gibi, otomatik örnekleyici dizisi için rastgele bir numune blok tasarımı ve standart enjeksiyonlar kullanın. Hem birincil hem de ikincil sütunların her iki kenarının da keskin kenarlar olmadan düz bir şekilde kesildiğinden emin olun.

Ardından, modülatörden önce bastırma geçirmez bir konektör kullanarak birincil ve ikincil sütunları bağlayın. GC enjektörünün cam astarının, yapışmaz astar O-ringinin, iç kapağının yeni olduğundan ve kirlenmemiş olduğundan emin olun. Ardından, GC kolonuna bir yabani kuvvet yerleştirin ve birincil kolonu, enjektörün içinde beş milimetre kolon olacak şekilde GC enjektörüne bağlayın.

İkincil sütunu ve transfer hattını bağlamak için on altıncı inç ve 0,5 milimetre iç çaplı transfer hattı yabani bantları kullanın. İkincil sütunun 0,2 metrelik bir kısmını transfer hattına yerleştirin. İkincil kolonun 0.1 metrelik bir kısmının modülatörde olduğundan emin olun.

Dakikada 1,5 mililitre akış hızında GC için taşıyıcı gaz olarak ultra yüksek saflıkta helyum gazı kullanın. Dewar çıkışına takılı bir manometre kullanarak sıvı nitrojen seviyesini okuyarak, modülatörde soğutucu görevi gören dewarda yeterli sıvı nitrojen olduğundan emin olun. Basınç göstergesinin 69 kilopaskal okuması dewar'ın dolu olduğunu, sıfır kilopaskal ise boş olduğunu gösterir.

Cihazda büyük bir sızıntı olmadığından emin olun. TOF-MS'nin vakum ölçer okuması, dakikada 1,5 mililitre GC kolon akış hızı için negatif beşinci paskalın 2,7 katı 10'dan yüksekse, bu sistemde büyük bir sızıntı olduğunu gösterir. Üreticinin protokolünü kullanarak maksimum sinyal yanıtı elde etmek için kalite kontrol veya kalite kontrol yöntemini ayarlayın ve yerleşik satın alma sistemi ayarlama protokolünü çalıştırın.

Ardından, QC yönteminin yerleşik cihaz optimizasyon protokollerini çalıştırın. Seri olarak, üreticinin protokolünü kullanarak filament odağı, iyon optik odağı ve kütle kalibrasyon testlerini çalıştırın. Kütle kalibrasyon testinin geçtiğinden emin olun.

Bu kalite kontrol yöntemi, cihazın tüm donanım parametrelerinin optimum seviyede olmasını sağlar. Cihazda sızıntı olmamalıdır. Bu, bu prosedürün önemli bir yönüdür.

Üreticinin protokolü kullanılarak yeniden kontrol yapılmalıdır. Oluşturulan sızıntı kontrol raporunu, belirli iyonların dahili standarda göre nispi konsantrasyonunu kontrol ederek analiz edin. Modülatörün optimum modülasyon periyodunu belirlemek için, keyfi olarak uzun bir modülasyon periyodu seçin ve daha önce olduğu gibi bir numune enjekte edin.

Kontur grafiğinin ikinci boyutunda tutma süresini belirleyin, bundan sonra hiçbir tepe noktası çıkmaz. Belirlenen ikinci boyut bekletme süresini optimum modülasyon süresi olarak seçin. Modülasyon süresini artırın ve etrafta sarma gözlenirse analizi tekrar gerçekleştirin.

Bu kontur çiziminde gösterildiği gibi, ikinci boyuttaki tepeler birinci boyutun taban çizgisinin altına düşerse etrafı sarma olayları meydana gelir. Optimum değer belirlenene kadar bu adımı tekrarlayın. Bu çalışmada kullanılan konfigürasyon benzersiz ve önemlidir.

Bu kombinasyon daha önce biyokütle dönüşümlerinden sulu fraksiyonları analiz etmek için kullanılmamıştı. Birincil sütun olarak bir polar kılcal sütun takın. İkincil kolon olarak polar olmayan bir kılcal kolon takın.

Dakikada 1,5 mililitre akış hızında GC için taşıyıcı gaz olarak ultra yüksek saflıkta helyum gazı kullanın. GC enjektörünü 260 santigrat derece sıcaklığa ve bir ila 250 bölme oranına ayarlayın. Birincil sütun için 0,2 dakika boyunca 40 santigrat derece sabit sıcaklıkla başlayan, ardından dakikada beş santigrat derecede 260 santigrat dereceye kadar bir sıcaklık artışı ve ardından beş dakika boyunca 260 santigrat derece sabit bir sıcaklıkla başlayan bir sıcaklık programı ayarlayın.

Modülatör sıcaklığını ikincil kolonunkinden beş santigrat derece daha yüksek ve ikincil kolon sıcaklığını birincil kolonunkinden beş santigrat derece daha yüksek tutun. Daha önce belirlendiği gibi 0,8 saniye sıcak darbe ve 1,2 saniye soğuk darbe ile dört saniyelik optimum modülasyon süresi kullanın. Ardından, transfer hattı sıcaklığını 270 santigrat dereceye ayarlayın.

Ardından, alım gecikmesini veya çözücü gecikmesini sıfır saniyeye ayarlayın. Daha düşük ve daha yüksek kütle aşırı şarj aralığını 35 ve 800'e ayarlayın, ardından MS dedektörü edinme hızını saniyede 400 spektruma ayarlayın. MS dedektör voltajını optimize edilmiş değerden 150 volt daha yüksek tutun.

Son olarak, MS iyon kaynağı sıcaklığını 225 santigrat derecede tutun. Cihaz üreticisi tarafından sağlanan yazılımı kullanarak veri işleme gerçekleştirin. Veri analizi yönteminde işlem temeli'ni seçin, taban çizgisinin üzerindeki tepe noktalarını bulun, kitaplık araması yapın ve alan ile yüksekliği hesaplayın.

Veri dosyası aracılığıyla taban çizgisini izleyin. Taban çizgisi uzaklığını 0,5 olarak girin, ardından ilk boyutta 15 saniye ve ikinci boyutta 0,15 saniye olan beklenen tepe genişliğini girin. Bileşiklerin tanımlanması için sinyal-gürültü oranını 5000 ve benzerlik değerlerini 850'den büyük olarak ayarlayın.

Numunelerde bulunan kimyasal bileşikleri tanımlamak için ticari olarak mevcut bir kütle spektral kitaplığı seçin ve kitaplık arama modunu ileri olarak ayarlayın. Veri dosyalarını, üreticinin protokolünü kullanarak bu veri analizi yöntemiyle işleyin. Veri dosyasının işlenmesi için en az bir saat gerekir.

Burada gösterilen, polar ve polar olmayan bir kolon kombinasyonu ile analiz edilen, alg biyo-ham sulu fraksiyonu için elde edilen toplam bir iyon kromatogramıdır. HTL alg suyunda oksijenatlar ve organik asitler gözlenmiştir. Oksijenatlara ek olarak, sulu faz, piridin, pirazin, asetamidler, süksinamid ve bunların alkil türevleri gibi azot içeren bileşiklere sahiptir.

Muhtemelen, bu bileşikler alg biyokütlesindeki proteinlerin ve karbonhidratların bozunma ürünleridir. Burada, HTL alg suyunda bulunan kimyasal bileşiklerin, tablo şeklinde polar ve polar olmayan kolon kombinasyonu kullanılarak benzerlik değerleri ve alıkonma süreleri gösterilmiştir. Alg biyo-ham petrolünün sulu fraksiyonu için kontur grafiğinde tanımlanan yüksek yoğunluklu tepe noktaları, standartların analiz edilmesiyle doğrulandı.

Organik asitler ve uç bileşikler içeren standartlar hazırlanmış ve uçuş zamanı kütle spektrometresi ile 2 boyutlu gaz kromatografisinde analiz edilmiştir. Alg biyo-ham petrolünün sulu fraksiyonu, literatürde yaygın olarak kullanılan polar olmayan ve polar geleneksel kolon kombinasyonu ile de analiz edildi. Burada gösterildiği gibi, alglerin sulu fraksiyonunda bulunan organik asitler ve uç bileşikler, birden fazla tepe noktasına sahip biyo-ham elütür.

Bu kimyasal bileşiklerin benzerlik değerleri ve kalıcılık süreleri tablo şeklinde listelenmiştir. Bu videoyu izledikten sonra, kütle spektrometresi ile donatılmış iki boyutlu gaz kromatografisi kullanılarak sulu numunelerin nasıl analiz edileceğini iyi anlamış olmalısınız. Geliştirilmesinden sonra bu teknik, biyo-yakıtlar alanındaki araştırmacıların biyokütlenin biyokimyasal, termokimyasal ve termokatalitik dönüşümlerinden elde edilen sulu yan ürün akışını analiz etmelerinin yolunu açtı.

Bu prosedürü takiben, tanımlanamayan kimyasal bileşiklerin konsantrasyonunun kantitatif olarak belirlenmesi gibi ek soruları yanıtlamak için tek boyutlu gaz kromatografisi ve sıvı kromatografisi gibi diğer yöntemler gerçekleştirilebilir. Bu prosedürü denerken, uçucu olmayan, yüksek bileşikler ve inorganik tuzların bu cihaz konfigürasyonu kullanılarak analiz edilemeyeceğini hatırlamak önemlidir.