Analysis of various polyaromatic hydrocarbons in diesel fuels using an HPLC-RID system

Význam tématu

Polyaromatické uhlovodíky (PAU) v naftových palivech jsou silnými karcinogeny a významně přispívají k emisi pevné fáze (PM) při spalování. Snížení obsahu PAU zlepšuje kvalitu ovzduší a zdraví populace. K měření jednotlivých tříd aromatických složek byla aktualizována metoda ASTM D6591-19 a v Čínské lidové republice stanovena norma NB/SH/T 0806-2022, která požaduje rozšířený počet analyzovaných sloučenin.

Cíle a přehled studie

Tato práce sledovala dva hlavní cíle

• Implementovat standard ASTM D6591-19 na chromatografické soustavě Thermo Scientific Vanquish Core HPLC spojené s Vanquish RID detektorem.
• Ověřit tuto soupravu pro určení obsahu monoaromatických, diaromatických, triaromatických a polycyklických aromatických uhlovodíků podle čínské metody NB/SH/T 0806-2022.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci a detekci byl použit HPLC systém Vanquish Core vybaven:

• quaternární pumpou s normal-phase kitem,
• autosamplerem, kolonkou Hypersil APS-2 Amino (250×4,6 mm, 3 µm) s předkolonkou,
• diodovým detektorem refrakčního indexu RID,
• n-heptanem jako mobilní fází při průtoku 1,0 mL/min,
• backflush programem pro koncentraci aromátů.

Vzorky a standardy (n-heptan, o-xylen, 1-methylnaphthalen, phenanthren aj.) byly připraveny podle pramenů Sinopec. Chromeleon 7.3.2 sloužil k akvizici a vyhodnocení dat.

Hlavní výsledky a diskuse

S systematickým backflush protokolem se podařilo dosáhnout úplné baseline separace non-aromatických a jednotlivých aromatických tříd. Rozlišení mezi cyklohexanem a o-xylenem dosáhlo hodnoty 6,45 (požadavek ≥ 5,0), signál šumu pro dibenzothiophen a 9-methylanthracen překročil poměr 1 000 (požadavek ≥ 3). Lineární rozsahy pro zástupce MAH, DAH a T+AH komponent vykazovaly koeficienty determinace > 0,9999. Test naftového referenčního vzorku ukázal odchylky ode stanoveného obsahu aromátů menší než limity opakovatelnosti i reprodukovatelnosti definované v normě.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaná HPLC-RID metoda na platformě Vanquish Core přináší:

• poloviční analýzní čas oproti původní normě (15 vs. 30 min),
• úsporu provozních nákladů a vyšší laboratorní kapacitu,
• spolehlivou bezruční integraci dat s vysokou přesností.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k:

• rozšíření metody na další paliva a ropné destiláty,
• propojení HPLC-RID s hmotnostní spektrometrií pro širokou identifikaci neznámých aromátů,
• kompletní laboratorní automatizaci a on-line monitoringu kvality paliv.

Závěr

Implementace normy ASTM D6591-19 a PRC NB/SH/T 0806-2022 na Vanquish Core HPLC s RID detektorem prokázala výbornou separační schopnost, linearitu i reprodukovatelnost při analýze PAU v naftových palivech. Zkrácená doba analýzy a bezruční vyhodnocení zvyšují efektivitu a spolehlivost měření.

Reference

1. ASTM D6591-19 Standard Test Method for Determination of Aromatic Hydrocarbon Types in Middle Distillates—High Performance Liquid Chromatography with Refractive Index Detection
2. NB/SH/T 0806-2022 Determination of Aromatic Hydrocarbon Types in Middle Distillates—HPLC with RID
3. IP391 Analysis of Various Aromatic Hydrocarbons in Fuel Using HPLC-RI Detection podle ASTM D6591-19