Analysis of Methyl-t-Butyl Ether (MTBE) and related impurities per ASTM test method D5441 using Zebron™ ZB-DHA-PONA Gas Chromatography Column

Význam tématu

Methyl-terc-butylether (MTBE) je běžně používaná přísada do benzinu pro zvýšení oktanového čísla. Jeho čistota přímo ovlivňuje výkonnost motoru a bezpečnost provozu. ASTM D5441 je standardní postup pro stanovení nečistot v MTBE pomocí plynové chromatografie. Cílem analýzy je odhalit nežádoucí zbytky po výrobě a kontaminanty vznikající při skladování či přepravě, mezi které patří C1–C4 alkoholické frakce, olefiny C4–C12 a izomerní étery.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na porovnání výkonu kolony Zebron ZB-DHA-PONA určené pro analýzu podle ASTM D5441 s třemi konkurenčními produkty: Restek Rtx-DHA-50, Supelco Petrocol-DH 50.2 a Agilent HP-PONA. Hlavními kritérii hodnocení byly tvar a symetrie píků, separace kritických párů nečistot a dosažení požadované rozlišení minimálně 1,3 pro dvojice trans-2-pentenu/tert-butanolu a tert-butanolu/cis-2-pentenu.

Použitá metodika

Analýza proběhla na plynovém chromatografu s detekcí FID. Vzorek obsahoval 1 % (hmot.) jednotlivých komponent v MTBE: metanol, iso-pentan, n-pentan, trans-2-penten, tert-butanol, cis-2-penten, 2-methyl-2-buten, tert-butylethyléter, tert-amylmetyléter (TAME), 2,4,4-trimethyl-1-penten a dvě frakce triisobutylenu. Program teploty trouby byl: 40 °C (13 min)→180 °C při 10 °C/min (3 min). Carrier plyn helium 0,9 mL/min konstantním průtokem.

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf s detektorem plamenové ionizace (GC-FID)
• Kolony:
  
  • Zebron ZB-DHA-PONA 50 m × 0,20 mm × 0,50 µm
  • Restek Rtx-DHA-50 50 m × 0,20 mm × 0,50 µm
  • Supelco Petrocol-DH 50.2 50 m × 0,20 mm × 0,50 µm
  • Agilent HP-PONA 50 m × 0,20 mm × 0,50 µm
• Injekce: pulse split 50:1, 20 psi po dobu 0,5 min při 200 °C, objem 0,5 µL
• Liner: Zebron PLUS Z-Liner™ (AG2-0A03-01)
• Detektor FID při 250 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Zebron ZB-DHA-PONA vykázala vynikající tvar píků díky speciálnímu deaktivovanému povrchu a nízké interakci s polárními sloučeninami. U kritických párů nečistot byly naměřené rozlišení:

• trans-2-Pentene / tert-Butanol: 1,6 (požadavek ≥ 1,3)
• tert-Butanol / cis-2-Pentene: 1,5 (požadavek ≥ 1,3)

Konkurenční kolony dosáhly v druhém páru jen 0,8 (Supelco) a 1,2 (Agilent), přičemž u některých došlo k výrazné koeluci. Rozdíl je dán jak délkou kolony, tak vnitřním průměrem a vlastnostmi stacionární fáze.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivé ověření čistoty MTBE ve výrobě i při kontrole dodávek, splňuje požadavky ASTM D5441 a minimalizuje riziko nesprávného vyhodnocení kvůli špatné separaci píků. Zefektivňuje kontrolu kvality paliv ve výzkumných a průmyslových laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k:

• aplikaci selektivních fází s fenylovými modifikacemi pro lepší rozlišení aromátů;
• využití multidimenzionální GC (GC×GC) pro komplexnější uhlovodíkové směsi;
• automatizaci a online monitoring kvality paliva během výroby a distribuce;
• integraci s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci stopových kontaminantů.

Závěr

Zebron ZB-DHA-PONA prokázala nejlepší kombinaci efektivity, symetrie píků a splnění minimálních rozlišení kritických párů nečistot v MTBE podle ASTM D5441. Překonala konkurenci zejména v oddělení nízkovroucích a polárních frakcí.

Reference

• Ramkumar Dhandapani, Zeshan Aqeel, Tim Nelson. Analysis of Methyl-t-Butyl Ether and related impurities per ASTM D5441 using Zebron ZB-DHA-PONA. Phenomenex TN-2083, 2019.
• ASTM D5441: Standard Test Method for Methyl tert-Butyl Ether in Spark Ignition Fuel by Gas Chromatography.