Group-Type Analysis of Jet Fuel Using the Agilent Flow-Modulated GC×GC-FID

Význam tématu

Analýza skupin aromatických a nasycených sloučenin v leteckém petroleji je klíčová pro zajištění bezpečného a efektivního provozu letadel a pro plnění přísných regulačních požadavků. Tradiční jednorozměrné chromatografické metody nedostačují pro komplexní směsi hydrokarbonů; GC×GC s reverzními modulátorem nabízí vyšší rozlišení a reprodukovatelnost pro detailní složení paliva.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a ověřit metodu pro skupinovou kvantifikaci aromatických sloučenin v leteckém petroleji podle čínského standardu NB/SH/T 6078-2023, použitím Agilent 8890 GC×GC-FID systém s reverzním fill/flush modulátorem. Studie se zaměřila na určení relativního zastoupení monoaromatů a diaromatů a jejich rozložení podle počtu atomů uhlíku, a dále na hodnocení opakovatelnosti, linearity a přesnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• Přímá injekce leteckého petroleje ze dvou čínských rafinerií bez předúpravy
• Gravimetrické směsi aromatických standardů v různých koncentracích

Instrumentace:

• Agilent 8890 GC×GC-FID se split/splitless vstupem a reverzním fill/flush RFM modulátorem
• Primární kolony: DB-1 (20 m × 0,18 mm nebo 40 m × 0,18 mm), sekundární kolony: DB-HeavyWAX (5 m × 0,32 mm) nebo DB-17ht (5 m × 0,25 mm)
• Nosný plyn: helium nebo vodík
• Program ohřevu: 40–260 °C s rychlostí 2,5–4 °C/min, modulace 3–4 s
• Analýza dat: Agilent OpenLab CDS a GC Image GC×GC Edition

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace kolonních sad pro různé potřeby:

• Kratší primární kolony a rychlé rampy zkracují dobu analýzy, delší a pomalejší rampy zvyšují rozlišení
• DB-HeavyWAX poskytuje lepší ortogonalitu pro polaritu, DB-17ht rozšiřuje rozsah separovaných sloučenin
• Vodík jako nosný plyn v tenkovrstvých kolonnách dále zlepšuje účinnost a rozlišení

Retenční časy byly vysoce stabilní (1RT %RSD ≈ 0, 2RT ≤ 0,27) a kvantitativní přesnost pod 2 % RSD. Linearita pro 12 aromatů a 6 skupin dosáhla R² > 0,999, recovery standardů se pohybovalo mezi 98 a 114 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou, robustní a vysoce reprodukovatelnou skupinovou analýzu aromátů v leteckém petroleji. Díky stabilním retenčním časům lze využít standardizované šablony pro rutinní kontrolu kvality paliv bez potřeby složitého ladění metod.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci 2D chromatogramů
• Rozšíření aplikace na biopaliva a rafinérské frakce
• Vývoj nových modulátorů pro vyšší citlivost a kapacitu separace
• Propojení GC×GC s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci neznámých složek

Závěr

Agilent 8890 GC×GC-FID s reverzním flow modulátorem dosahuje vynikající opakovatelnosti, linearity a kvantitativní přesnosti podle NB/SH/T 6078-2023. Metoda je vhodná pro rutinní analýzu složení leteckého petroleje v laboratořích s omezeným zázemím pro vývoj GC×GC metod.

Reference

1. China State Administration for Market Regulation, NB/SH/T 6078-2023: Determination of Benzene and Naphthalene Hydrocarbons in Jet Fuel by Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography.
2. Agilent Technologies, Reversed Flow Modulator Technical Overview, publication number 5994-0157EN, 2018.
3. Griffith J.F.; Winniford W.L.; Sun K. et al., A Reversed-Flow Differential Flow Modulator for Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography. Chromatographia A 2012, 1226, 116–123.
4. Giardina M.; McCurry J.D.; Cardinael P. et al., Development and Validation of a Pneumatic Model for the Reversed-Flow Differential Flow Modulator. J. Chromatogr. A 2018, 1577, 72–81.
5. Pollo B.J.; Alexandrino G.L. et al., The Impact of Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography on Oil & Gas Analysis. Trends Anal. Chem. 2018, 105, 202–217.
6. Mommers J.; van der Wal S., Column Selection and Optimization for Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography: A Review. Crit. Rev. Anal. Chem. 2020.