Analysis of CO2 with the Jetanizer

Význam tématu

Detekce oxidu uhličitého (CO2) je nezbytná v oblastech jako environmentální monitoring, analýza emisí a kontrola kvality v potravinářství či petrochemii. Tradiční methanizéry zajišťují přeměnu CO2 na metan pro detekci pomocí plamenové ionizační detekce (FID), avšak jejich údržba a výměna jsou pracné a časově náročné.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie bylo porovnat nový in situ 3D tištěný Jetanizer™ s komerčním methanizérem při analýze CO2 přes šest dekád koncentrací. Posuzovali jsme linearitu odezvy, limity detekce a kvantifikace, šířky píků a provozní jednoduchost.

Použitá metodika a instrumentace

Pro experimenty byl použit plynový chromatograf Agilent 7890A se split/splitless vstupem, kapilárně optimalizovaným FID a výměnnou FID tryskou Jetanizer™ (p/n JT-CAP-P10). Vzorky a nosný plyn (He 99,999 %) byly dávkovány přes VICI šestiventilový injektor. Do FID byly přiváděny také H2 (35 sccm) a vzduch (350 sccm).
Reakční princip Jetanizer™:

• Vstup CO2 spolu s H2 z FID;
• in situ katalytická hydrogenace na metan pomocí 3D tištěné nerezové konstrukce;
• výstup metanu přímo do ionizační zóny FID.

Podrobný GC program:

• Inlet: 250 °C, průtok He 2,5 sccm;
• Oven: 100 °C s 2minuty přidržení;
• Kolona: kapilární omezovač 5 m × 0,15 mm;
• Injekce: 1 µL vzorku, přesné stanovení split poměru bublink. měřičem.

Hlavní výsledky a diskuse

Jetanizer™ prokázal lineární odezvu nad šesti dekádami koncentrace CO2 a dosáhl limitů detekce (LOD 10 pg C) a kvantifikace (LOQ 30 pg C) shodných s komerčním methanizérem. Šířky píků (FWHM) pro malá (8,8 ng), střední (340 ng) i velká (140 000 ng) množství CO2 byly téměř identické.
Výsledky:

• Lineární vztah mezi hmotností CO2 a plochou píku pro oba systémy;
• rovnoměrné šířky píků s FWHM ~0,014–0,057 min;
• významné zjednodušení výměny detekční trysky (cca 5 min oproti dni pracovní údržby).

Přínosy a praktické využití metody

Jetanizer™ přináší uživatelům řadu výhod:

• rychlá a snadná výměna jako FID trysky bez nutnosti rozebírání kolonového systému;
• minimální odstávka chromatografu, vyšší laboratorní propustnost;
• bezpečné a stabilní provozní podmínky díky interní konstrukci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj Jetanizer™ se zaměří na rozšíření katalytické konverze dalších plynů (CO, těkavé organické sloučeniny) a optimalizaci geometrie trysky pro lepší odolnost vůči znečištění vzorků. Možné je integrovat tento princip do přenosných benchtop GC systémů či automatizovaných laboratoří.

Závěr

Jetanizer™ nabízí ekvivalentní analytický výkon k tradičním methanizérům při detekci CO2, přičemž jeho montáž i údržba jsou výrazně jednodušší a rychlejší. To z něj činí atraktivní nástroj pro rutinní i výzkumné aplikace v chemické analýze.

Reference

• Saunders T., Spanjers C. Analysis of CO2 with the Jetanizer™: Application Note. Activated Research Company; leden 2018.