Iontová chromatografie, IC-MS
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Alkanolaminové roztoky představují klíčovou technologii pro čištění kyselých uhlovodíkových zdrojů od CO2 a H2S před dalším zpracováním. Při opakovaném použití těchto roztoků se kumulují tepelně stabilní soli, což vede k vyšším provozním nákladům, urychlené korozi zařízení a zhoršené absorbční účinnosti. Precizní stanovení anorganických kationtů a rozpuštěných alifatických aminů je proto nezbytné pro optimalizaci procesu regenerace a zajištění bezpečného provozu.Cíle a přehled studie
Cílem aplikace bylo ověřit metodiku iontové chromatografie spojené s elektrospray hmotnostní spektrometrií (IC-ESI MS) pro kvantifikaci mikrogramových až miligramových koncentrací amonných, vápníkových a alkylaminových složek v koncentrovaných alkanolaminových roztocích (MDEA, DEA, EA). V práci byla demonstrována schopnost rozlišit a potvrdit identitu anorganických kationtů a alifatických aminů bez nutnosti dodatečných desolvatizačních rozpouštědel.Použitá metodika a instrumentace
Metoda využívá Dionex Integrion HPIC systém s kontinuálním generátorem methansulfonové kyseliny (EGC 500 MSA), CR-CTC 600 trap column a CERS 500e supresor v externím režimu. Separace probíhá na IonPac CG19-4µm guard (2×50 mm) a CS19-4µm analytickém (2×250 mm) sloupci při 30 °C s gradientní změnou MSA z 4 na 60 mM při průtoku 0,25 mL/min. Detekce probíhá paralelně: potlačenou vodivostí a na ISQ EC jednéčtvrťovém hmotnostním spektrometru se zdrojem HESI-II. Ionty jsou zaznamenány v režimu full scan (18–250 m/z) a SIM s 1 amu filtrem.Použitá instrumentace
- Dionex Integrion HPIC, RFIC model
- Dionex AS-AP autosampler
- Dionex AXP-MS pomocné čerpadlo pro supresor
- EGC 500 MSA eluentní generátor
- CR-CTC 600 regenerovatelná trap column
- Vysoce tlakově odplyňovací modul
- CERS 500e supresor 2 mm
- IonPac CG19-4µm guard a CS19-4µm analytický sloupec
- IC-MS instalační sada
- ISQ EC jednéčtvrťový hmotnostní spektrometr
- Termostatovaný HESI-II ESI zdroj
- Dionex Chromeleon CDS 7.2.6
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda umožňuje detekovat sodík, draslík, hořčík a vápník v řádu jednotek µg/L ve 1000× zředěných vzorcích alkanolaminů a současně analyzovat EA, DEA, MDEA v řádu stovek až tisíců mg/L. Hydratované addukty NH4+·H2O a Na+·2H2O poskytují vyšší citlivost než holé ionty, detekce ve SIM režimu eliminuje chromatografické přetížení. Kvadratické kalibrace pokrývají rozsahy 0,005–50 mg/L (K), 0,0025–25 mg/L (NH4+·H2O), 0,025–25 mg/L (Mg·2H2O) a 0,05–50 mg/L (Ca·2H2O) s r2 >0,99. Odhadované MDL se pohybují pod 8 µg/L pro Na a K, 15 µg/L pro Mg, 22 µg/L pro NH4+ a 64 µg/L pro Ca. Recovery testy v reálných vzorcích ukázaly 99–104 % pro sodík a amonium, 89–101 % pro aminy.Přínosy a praktické využití metody
- Schopnost analýzy stopových kationtů v silně koncentrované matici alkanolaminů
- Současná detekce anorganických iontů a hlavních aminů jedním měřicím cyklem
- Vysoká selektivita a citlivost díky ESI-HESI II zdroji bez potřeby doplňovacích rozpouštědel
- Minimalizace údržby a korozních rizik díky pravidelné kontrole tepelně stabilních solí
- Jednoduché nasazení v rafinériích a plynovodech pro QA/QC a optimalizaci absorpční jednotky
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj vícefázových gradientů, multi-iontových režimů a pokročilých ESI zdrojů povede k rozšíření rozsahu stanovitelných analytů v reálném čase. Integrace s on-line vzorkovači a automatizovaná datová analýza posílí prediktivní údržbu a optimalizaci procesů v petrochemii, chemickém průmyslu i při zachytávání CO2.Závěr
Spojení vysokotlaké iontové chromatografie s elektrospray hmotnostní spektrometrií na platformě Dionex Integrion HPIC a ISQ EC umožňuje spolehlivou a vysoce citlivou analýzu stopových kationtů a zároveň stanovení hlavních alkanolaminů v rozsazích µg/L až tisíců mg/L. Metoda přináší robustní řešení pro řízení kvality a prevenci koroze v procesech čištění uhlovodíkových plynů.Reference
- International Energy Agency. Key World Energy Statistics. IEA Publications, September 2017.
- Phys.org. Sulfide-producing bacteria dominate hydraulically fractured oil and gas wells, 2017.
- Global CCS Institute. Amine Scrubbing Solutions. 2017.
- NaturalGas.org. Processing Natural Gas. 2017.
- Rooney PC, Bacon TR, DuPart MS. Effect of Heat Stable Salts on MDEA Corrosivity. Hydrocarbon Processing 1996–1997.
- Thermo Fisher Scientific. AN138: Determination of Thiosulfate in Refinery Wastewaters.
- Thermo Fisher Scientific. TN122: Separation of Heat Stable Amine Salts in MDEA Solutions.
- ASTM D5127 Spec. for Deionized Water, ASTM International, 2017.
- Thermo Fisher Scientific. TN175: Configuring the Dionex Integrion RFIC System.
- PubChem, NIH NLM. Density data for aqueous reagents.
- Thermo Fisher Scientific. TN72611: Configuring and Optimizing an IC-MS System.
- Thermo Fisher Scientific. Dionex Integrion HPIC Installation Manual, 2015.
- Thermo Fisher Scientific. ISQ EC Mass Spectrometer Operating Manual, 2017.
- Thermo Fisher Scientific. ISQ EC MS Maintenance Videos, 2017.
- Thermo Fisher Scientific. Dionex ERS 500 Suppressor Manual, 2013.
- Thermo Fisher Scientific. IonPac CS19-4µm Column Manual, 2014.
- Thermo Fisher Scientific AppsLab. Library of Analytical Applications.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.