Quantitative Analysis of Aliphatic Olefins in Fuels made from Plastic Waste by Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography

Význam tématu

Analýza alifatických olefinů v palivech vyrobených z plastového odpadu je klíčová pro hodnocení kvality paliva, optimalizaci procesů přeměny plastů a snížení ekologické zátěže. Kvantifikace těchto nenasycených uhlovodíků přispívá k lepšímu pochopení reakčních drah při pyrolytickém a hydrotermálním zpracování plastů a podporuje principy cirkulární ekonomiky.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je vyvinout a validovat metodiku pro kvantitativní stanovení různých tříd alifatických olefinů (izomerů a počtu dvojných vazeb) ve frakci dieselového paliva získaného pyrolyzí a následným hydrotreatingem polyolefinového odpadu. Metoda je porovnána s klasickými ASTM testy hodnoty jódu, bromového čísla a FIA.

Použitá metodika a instrumentace

Pro rozlišení komplexních směsí palivových složek byla použita chromatografie GC×GC s plameňovou ionizační detekcí (FID) po derivatizaci dimethyl-disulfidem (DMDS).

• Vzorek: dieselová frakce z pyrolyzního oleje ze směsi PE a PP.
• Příprava: přidání interního standardu, DMDS, jodu a zahřátí při 70 °C, následná neutralizace thiosírany a extrakce organické fáze.
• Instrumentace: dvoupólová GC×GC s termálním modulátorem QuadJet (LN2/CF), první kolona nepolární (C–C separace), druhá kolona polární (doplnění selektivity), plameňová detekce.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detailní kvantifikaci následujících tříd uhlovodíků: lineárních a rozvětvených alkánů, olefinů s 1–3 dvojnými vazbami, monocyklických a polycyklických alkanů a aromátů. Po hydrotreatingu došlo ke snížení podílu olefinů s různým počtem dvojných vazeb přibližně o 10–15 % oproti výchozí pyrolyzní vzorku, aromatická složka zůstala stabilní kolem 54 %. Výsledky GC×GC-FID korespondovaly s hodnotami získanými metodami ASTM D4607, D1159 a D1319, přičemž chromatografie nabídla detailnější rozlišení izomerů.

Přínosy a praktické využití metody

Dvourozměrná plynová chromatografie s FID a derivatizací DMDS poskytuje vysokou selektivitu a kapacitu při rozlišení komplexních uhlovodíkových směsí. Je vhodná pro QA/QC v petrochemii, monitorování kvality paliv z odpadních surovin a environmentální analýzy ropných produktů či kontaminací mikroplastů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace GC×GC s hmotnostní spektrometrií TOFMS (Pegasus BT 4D) pro simultánní kvali-tativní a kvantitativní analýzu.
• Implementace pokročilých datových nástrojů (ChromaTOF Tile) pro zrychlené vyhodnocení dvourozměrných dat.
• Experimentální využití alternativních derivatizací (oxidativní ozonolýza, jednou kyslíkem).
• Rozšíření metodiky pro analýzu palivových směsí a environmentálních vzorků (olejové skvrny, mikroplasty).

Závěr

Vyvinutá GC×GC-FID metoda s DMDS derivatizací prokázala spolehlivou kvantifikaci alifatických olefinů v palivech z plastového odpadu, přinesla podrobné rozlišení izomerů a potvrdila svou shodu s referenčními ASTM metodami. Metodika otevírá nové možnosti pro optimalizaci výrobních procesů a environmentální monitoring.

Reference

• Vozka P., Mo H., Šimáček P., Kilaz G. Quantitative analysis of aliphatic olefins in fuels made from plastic waste by comprehensive two-dimensional gas chromatography. Talanta 186C (2018) 140–146.