Экспресс-анализ пиролизного масла с использованием метода пустой пробирки-FI
и метод GC-EI/FI JMS-T2000GC

Введение

В методе пустой пробирки FI (полевая ионизация) образец вводится в порт ввода ГХ, проходит через пустую пробирку, а затем обнаруживается с помощью метода мягкой ионизации FI. Молекулярные ионы можно обнаружить менее чем за одну минуту. При измерении смеси углеводородов, например нефти, получается сложный масс-спектр, содержащий несколько пиков молекулярных ионов. Даже в этом случае качественную информацию можно легко получить с помощью КМД-анализа. Основные компоненты углеводородов, связанные с ионными пиками, можно классифицировать на основе числа атомов углерода и DBE (степени ненасыщенности), а другие ионные пики можно оценить по формулам их состава. Хотя сложно получить структурную формулу, используя только метод пустой трубки-FI, ее можно эффективно получить, используя комбинацию метода GC-EI/FI.

В этом MSTips мы представим результаты анализа пиролизного масла с использованием вышеуказанных методов. Пиролизное масло – это масло, получаемое из отходов пластиковых и резиновых изделий. Он используется как альтернативное топливо нефти и как сырье для переработки пластмасс. Таким образом, это одна из важных технологий, связанных с циркулярной экономикой.

Рисунок 1. Схема метода пустой трубки-FI.

Эксперимент

В качестве образца использовалось коммерчески доступное пиролизное масло, изготовленное из отходов пластика. Этот образец был измерен с помощью ДЖМС-Т2000GC методом FI для пустой пробирки и анализировали с использованием мсрепеатфандер. Тот же образец был также измерен с использованием метода GC-EI/FI и проанализирован с использованием msFineAnalysis ИИ.

Таблица 1 Условия измерения

Результаты

На рисунке 2 показаны хроматограмма TIC и масс-спектр метода пустой пробирки-FI. Образец, введенный в порт ввода ГХ, достиг МС примерно за 10 секунд. Поскольку это был метод мягкой ионизации без разделения хроматограмм, несколько молекулярных ионов были обнаружены из одного масс-спектра.

Рисунок 2. Хроматограмма TIC и масс-спектр пустой пробирки-FI.

На рисунке 3 показан график KMD, созданный на основе приведенного выше масс-спектра. В 7 версии msRepeatFinder добавлена ​​новая функция для поиска ионных пиков формул состава, зарегистрированных в списке. Используя эту функцию, можно автоматически группировать углеводороды как синие/зеленые, присадки – как красные, а другие – как черные. В этом результате в качестве добавки был обнаружен оксид антиоксиданта на основе фосфора (CAS 31570-04-4).

Рисунок 3. График KMD всех компонентов.

На рис. 4 показан график KMD M^+･ только углеводородов. Каждый пик иона нанесен на график с числом углерода по горизонтальной оси и DBE (= степень ненасыщенности) по вертикальной оси. Есть возможность визуализировать и оценить характеристики масла. Количественно оценить характеристики масла можно также путем расчета коэффициентов прочности, средних молекулярных масс и т. д.

Рисунок 4. График KMD M^+･ только углеводородов

На рисунке 5 показан график KMD только для «других». Каждый пик имеет точную информацию о массовом числе, и можно оценить формулу состава. В результате, помимо соединений кислорода и азота, были обнаружены также соединения серы, влияющие на качество нефти.

Рисунок 5. График KMD только для «других»

На рисунке 6 показаны результаты анализа метода GC-EI/FI с использованием msFineAnalysis AI, а на рисунке 7 показан график KMD с полученной структурной формулой. Самым сильным компонентом оказалась бензойная кислота (C₇H₆O₂), который является продуктом термического разложения некоторых пластмасс, таких как полиэтилентерефталат (ПЭТ). На основании их структурных формул предполагалось, что соединения серы являются продуктами термического разложения полифениленсульфида (ПФС). Кроме того, с помощью той же процедуры также можно подтвердить структурную формулу каждого углеводорода.

Рис. 6. Результат анализа GC-EI/FI с использованием msFineAnaанализ AI.

Рисунок 7. График KMD со структурными формулами.

Заключение

Используя метод пустой трубки-FI и анализ КМД, мы смогли визуально и количественно оценить углеводороды, которые являются основными компонентами пиролизного масла. Кроме того, нам удалось обнаружить фосфористые антиоксиданты и соединения серы, влияющие на качество нефти, и, сравнив их с результатами анализа методом GC-EI/FI, подтвердить их структурные формулы.

Решения по областям применения

Аккумулятор

Энергия

Пластмассы / Полимеры

Окружающая среда

Сопутствующие продукты

JMS-T2000GC Высокопроизводительный газовый хроматограф AccuTOF™ GC-Alpha — времяпролетный масс-спектрометр

Программное обеспечение для анализа полимеров msRepeatFinder

Программное обеспечение для анализа структуры неизвестных соединений msFineAnalysis AI

Категория продукта

Газовые хроматографы с масс-спектрометром (GC-MS)