Separation of Hydrocarbons by Packed Column GC

Význam tématu

Analýza a separace uhlovodíků jsou základními úlohami v petrochemii, environmentálních studiích a průmyslové kontrole kvality. Plynová chromatografie s použitím plněných kolon poskytuje robustní, univerzální a nákladově efektivní řešení pro rozlišení širokého spektra alifatických i aromatických sloučenin od C1 až po vysokomolekulární frakce jako mikrokryštalické vosky.

Cíle a přehled studie

Cílem předloženého bulletin 743L je podat komplexní přehled materiálů, povrchových modifikací, stacionárních fází a provozních podmínek pro separaci uhlovodíků na plněných GC kolonách. Dokument shrnuje vývoj speciálních adsorbentů i stacionárních fází, jejich aplikace v konkrétních separacích a praktické návody k přípravě i použití kolon.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika vychází z klasické plynové chromatografie s plněnými kolonami a zahrnuje:

• Typy chromatografických režimů: GSC, GLSC, konvenční GLC s nepřímou i přímou stacionární fází.
• Adsorbenty a nosiče: křemeliny (Porasil, Spherosil), alumina, molekulové síta, porézní carbony (Carbosieve, Carboxen), Chromosorb P/W, SUPELCOPORT.
• Stacionární fáze: dimethylsiloxany (SP-2100), methylfenylsiloxany (SP-2250), Dexsil 300, Durapak, Carbopack A/C, Bentone 34, BMBT a modifikované karbonsilikační materiály.
• Provozní podmínky: izotermní i teplotně programovaný provoz (0 – 350 °C), volba teploty a % naložení podle bodu varu analyzátů.
• Detektory: plamenová ionizační (FID) a tepelně vodivostní (TCD).

Hlavní výsledky a diskuse

Autorita bulletinu demonstruje:

• Rozlišení C1 – C3 sloučenin na Carbosieve S/G a Carboxen-1000 kolonách s elucí podle stupně nasycení.
• Separaci C4 – C5 nasycených i nenasycených uhlovodíků na Carbopack C/pikrinové kyselině za nízkých i programovaných teplot.
• Středně těkavé C6 – C16 frakce separované na SP-2100 kolónách pro profilaci ropných produktů (n-alkany, naphtha, benzíny, keroseny).
• Vyšší aromáty (C6 – C10) separované na vysoce polárních fázích (TCEP, BC-120, BC-150) pro rozlišení benzenu, toluenu, xylenů a propylbenzenů.
• Speciální separace nízkomolekulárních aromátů a izomerů (butylbenzeny, trimetylbenzeny) na Carbopack C/SP-1000.
• Profilaci mikrokryštalických vosků (C18 – C44) na Dexsil 300 kolónách pro určení distribuce molekulových hmotností.

Přínosy a praktické využití metody

Díky široké nabídce materiálů a modifikací stacionárních fází umožňuje plněná GC:

• Rychlou kontrolu kvality a „otisk“ petroleum frakcí pro petrochemické rafinerie.
• Stopovou analýzu toxických a karcinogenních uhlovodíků v ovzduší či procesech výrob.
• Monitorování surovinových i polotovarových mixů v chemickém a potravinářském průmyslu.
• Procesní kontrolu v reálném čase díky odolným karbonovým plnivům pracujícím při vyšších teplotách.

Budoucí trendy a možnosti využití

Výhledově se očekává:

• Další pokrok ve vývoji hybridních a selektivních nanopórových adsorbentů s cílenou selektivitou.
• Integrace plněných kolón s mikročipy (micro GC) pro mobilní i on-line analýzu.
• Vývoj stacionárních fází odolnějších proti bleedingu při vyšších teplotách a agresivních matricích.
• Spojení GC s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) pro identifikaci neočekávaných a nových uhlovodíků.

Závěr

Plynová chromatografie na plněných kolónách zůstává flexibilní, spolehlivou a ekonomickou metodou pro separaci rozsáhlého spektra uhlovodíků. Díky rozmanitým materiálům nosičů, stacionárním fázím a možnostem úprav povrchu lze metodu přizpůsobit požadavkům od stopové analýzy plynů až po charakterizaci vysokomolekulárních vosků.

Reference

1. Green SA, Pust HP. Anal Chem. 1957;29:1055.
2. Supelco Bulletin 712.
3. Dave SB. J Chromatogr Sci. 1969;7:389.
4. Hollis OL. J Chromatogr Sci. 1973;11:335.
5. Wilhite WF, Hollis OL. J Gas Chromatogr. 1968;6:84.
6. Halasz I, Sebestian I. J Chromatogr Sci. 1974;12:161.
7. Waters Associates Bulletin PB204.
8. Cirendini S et al. J Chromatogr. 1973;84:21.
9. Guillemin CL et al. Anal Chem. 1971;43:2015.
10. Pechiney-Saint-Gobain Bulletin Spherosil.
11. Bruner F et al. Anal Chem. 1973;45:1851.
12. Di Corcia A, Liberti A, Samperi R. Anal Chem. 1973;45:1228.
13. Di Corcia A, Samperi R. Anal Chem. 1975;47:1853.
14. Di Corcia A, Samperi R. J Chromatogr. 1975;107:99.
15. Eggertsen FT et al. Anal Chem. 1956;28:303.
16. McEwen DJ. Chem in Canada. 1959;11(10):35.
17. Fredericks EM, Brooks FR. Anal Chem. 1956;28:297.
18. McKenna TA Jr, Idelman JA. Anal Chem. 1959;31:2000.
19. Richmond AB. J Chromatogr Sci. 1969;7:321.
20. Mortimer JV, Gent PL. Nature. 1963;197:789.
21. Spencer S. Anal Chem. 1963;35:592.
22. Di Corcia A, Samperi R. Anal Chem. 1975;47:1853.
23. Di Corcia A, Samperi R. J Chromatogr. 1975;107:99.
24. Sanders WN, Maynard JB. Anal Chem. 1968;40:527.
25. Stuckey CL. J Chromatogr Sci. 1968;7:177.
26. Mortimer JV, Gent PL. Nature. 1963;197:789.
27. Spencer S. Anal Chem. 1963;35:592.
28. Ottenstein DM et al. Anal Chem. 1974;46:2225.
29. Janini GM et al. Anal Chem. 1975;47:670.
30. Nestler FHM. Anal Chem. 1974;46:46.
31. Altgeld KH, Gouw TH. Adv Chromatogr. 1975;13.
32. ASTM D288-70T. ASTM Standards 1971;17:1072.
33. Gouw TH. Anal Chem. 1973;45:987.
34. Gouw TH et al. J Chromatogr. 1967;28:219.
35. Green LS et al. Anal Chem. 1964;36:1512.