Rapid analysis using inactivated fused silica tube (a.k.a. “guard column”) as a sample inlet (2)

Význam tématu

Průměrná molekulová hmotnost komplexních směsí, jako jsou surové ropy nebo syntetické polymery, poskytuje klíčovou informaci o jejich složení a vlastnostech. Měkké ionizační techniky FI a FD umožňují přímé stanovení molekulových iontů bez fragmentace, což usnadňuje výpočet průměrné hmotnosti, polydisperzity a relativního zastoupení různých skupin sloučenin.

Cíle a přehled studie

Studie porovnává tři přístupy pro rychlou analýzu ropných produktů: inaktivovaná kapilární vstupní trubice („blank tube inlet“) s FI, kapilární GC spojenou s FI a poleovou desorpci/ionizaci (FD). Testovány byly tři vzorky – petrolej, nafta a středně těžká surová ropa – s cílem zhodnotit rychlost, rozsah detekce a kvalitu získaných dat.

Použitá metodika a instrumentace

Pro všechny tři metody byla použita TOF hmotnostní spektrometrie s pozitivní FI/FD režimem. Klíčové parametry blank tube inlet/FI:

• Injekce: split 100:1, 1 μL vzorku
• Inletní kapilára: inaktivovaná fused silica 3 m × 0,1 mm
• Teplota inletu: 280 °C, nosný plyn He 0,1 mL/min
• Ionizace: FI+, katoda –10 000 V, emitter 5 μm, 5 mA
• M/z rozmezí: 35–800, doba záznamu spektra 0,5 s

Pro GC/FI byla použita kolona ZB-5ms (30 m × 0,25 mm), split 500:1, teplotní program 40–300 °C (10 °C/min). V FD režimu se aplikoval split-free vstup, emitter 10 μm, proud rampující 0–50 mA, doba záznamu 1 s.

Hlavní výsledky a diskuse

Analytické časy blank tube inlet/FI a FD činily pro všechny vzorky pod jednu minutu, zatímco GC/FI vyžadovala 18–30 minut. Blank tube inlet/FI detekuje jak nízkovroucí, tak vysoko vroucí a stopové složky, bez selekce charakteristické pro FD (při nízkých bodů varu) či GC/FI (při vyšších bodech varu).
Ve skupinové analýze blank tube inlet/FI poskytla průměrnou molekulovou hmotnost (Mn) mezi výsledky GC/FI a FD (např. Mn kerosenu 179 vs. 165 u GC a 349 u FD) a polydisperzitu (PD) kolem hodnot 1,04–1,09.

Přínosy a praktické využití metody

Blank tube inlet/FI nabízí:

• Bleskovou analýzu (<1 min) bez separace
• Detekci širokého rozsahu sloučenin podle bodu varu
• Možnost většího objemu injekce než u GC
• Jednoduchou skupinovou kvantifikaci průměrné hmotnosti a relativního zastoupení typů sloučenin

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření blank tube inlet/FI v oblasti přímořských a online monitorovacích systémů, ve spojení s automatizovanými vzorkovači pro kontrolu jakosti a v reálném čase. Další kombinace s jinými měkkými ionizačními technikami a adaptace na různé průmyslové matrice může zvýšit univerzálnost metody.

Závěr

Inaktivovaná kapilární trubice jako vzorkovací vstup do FI-MS představuje rychlý a efektivní nástroj pro screening komplexních ropných produktů. Poskytuje kompromis mezi rychlostí FD a selektivitou GC/FI, přičemž umožňuje spolehlivou skupinovou analýzu průměrné molekulové hmotnosti a distribuce sloučenin.

Reference

• M. Ubukata et al., J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., 56, 13–19 (2008).