Gázolajminták szilárd fázison történő frakcionálásának automatizálása CTC Combi PAL mintaadagolóval Novák Márton PhD hallgató
2013.10.01
Áttekintés Szénhidrogén szennyezések kor és eredet meghatározása Milyen típusú a szénhidrogén szennyezés? Milyen forrásból származhat? Mikor került a környezetbe? GC x GC GC-IRMS
GC-MS
biomarker & PAH összetétel
Kezdeti lépések: Minta-előkészítés kidolgozása gázolajok biomarker és PAH-összetételének vizsgálatára. CÉL: Eltérő eredetű gázolajok megkülönböztetése. 2
Biomarkerek és PAH-ok A kőzetben, üledékekben és a nyers olajban található, egykor élt szervezetekből származó, változatlan szénvázzal megmaradt szénhidrogén vegyületek. ~ szerves anyag eredetére ~ felhalmozódás körülményeire
Miért indikátorok a kőolajszármazékok okozta környezeti szennyezések vizsgálatában? 1. kőolaj és a finomított termékek egyaránt tartalmazzák 2. degradációval szemben ellenállóbbak, mint a telített szénhidrogének 3. eltérő források eltérő biomarker és PAH összetétel jellemző A finomított termékek (gázolaj) biomarker és PAH összetételének vizsgálatára
alkalmas módszer a szennyezések analitikájában a kiindulási alap!
3
4
Biomarker és PAH-összetétel vizsgálat gázolaj: több 100 komponens µg/g vagy ng/g SPE frakcionálás & tisztítás!
Environment Canada Oil Research Laboratory: Oil sample preparation flowchart in Z. Wang, S. A. Stout; Oil Spill Environmental Forensics, 2007, 82. p.
5
Biomarker és PAH-összetétel vizsgálat ● nagy mintaszám minta-előkészítés egyszerű és gazdaságos legyen! ● CÉL: + a minta-előkészítés időigényének csökkentése
+ az aktív munkaerő igény csökkentése + szükséges oldószer mennyisége (50 ml/minta) => a szorbens tömegének redukálása => automatizálás
6
A minta-előkészítés automatizálása SPE frakcionálás
+ működik - szorbens tömege 3-5 g - sok oldószert igényel - a frakciók bepárlása szükséges - időigényes
MEPS
Automata SPE
+ automatizált + méréssel párhuzamosan + közvetlen LVI injektálás + oldószerigény minimális - kis szorbens tömeg kis kapacitás a minta hígítása célvegyületek < LOD
+ 200 v 500 mg-os szilikagél patronok + automatizált + méréssel párhuzamosan + közvetlen LVI injektálás => bepárlás nem szükséges + oldószerigény minimális - CTC v GERSTEL mintaadagoló & PTV injektor kell
7
Automata SPE módszer ~ a kezdetek a megfelelő patronok és fiolák kiválasztása mozgathatóság ~ mágneses kupakok a patronon és a fiolákon az eluátum a fiolából közvetlenül injektálható legyen
alkalmazhatóság szekvenciában
8
Automata SPE módszer ~ technikai részletek 1. 10 ml HS vial 093640-038-00 1
2
3
4
2. Crimp cap 093640-008-00 3. Screw cap 093640-040-00
4. 200 mg; 3 ml Isolute SI 460-0020-B
9
Automata SPE módszer ~ technikai részletek Syringe: 100 vagy 250 µl; needle: 50 mm
Tray 1: oldószer és injektálás VT 32-10 Needle penetration: 45 mm (max)
Tray 2: kondicionálás és elúció VT 32-10 Needle penetration: 15 mm
CIS 4: Solvent Vent 100 µl 10
Automata SPE módszer ~ technikai részletek ● PAL cycle composer (Gerstel Maestro is alkalmas) egy teljes frakcionálás 64 sor szükséges macro-k:
1 ~ clean syringe 2 ~ aspirate 3 ~ dispense 4 ~ wait 5 ~ transport vial 6 ~ GC-inj 10 perc / minta a programozás 2 tálca ~ 20 minta (de ezt csak egyszer kell megírni)
11
Automata SPE módszer ~ video
12
A frakcionálás hatékonyságának optimálása ● Az „/MSZE 20361:2004/ Útmutató környezetvédelmi talaj- és vízvizsgálatokhoz. A szénhidrogének meghatározására vonatkozó analitikai szabványok és eljárások áttekintése” kritériumainak megfelelően: eluens összetétel kipróbált eluensek: hexán:DCM; hexán:aceton; hexán:EtOAc kipróbált összetételek: 1:9; 1:4; 3:7; 3:2; 1:1 a felvitt minta tömege gázolaj hígítása felvitt minta térfogata az elúciós térfogatok 1; 1,2; 1,5 ml ● LVI optimálása a különböző eluensekre ~ hexán ~ hexán:DCM 1:1 arányú elegy esetén 13
Automata SPE módszer ~ paraméterek 100 mg diesel minta hígítás n-hexánnal 5 ml-re
20 µl minta a 0,2 g szilikagéllel töltött SPE patronra (előzőleg kifűtött és 1,5 ml n-hexánnal kondicionált)
elúció
elúció
1 ml n-hexánnal
1,2 ml hexán-DCM 1:1 arányú elegyével
Hexános frakció
Hexán : DCM frakció
LVI-GC-MS 14
A módszer hatékonyságának vizsgálata
Hexános frakcióban
Hexán-DCM frakcióban
Tetrakozán
93 %
7%
Tetrakontán
95 %
5%
2-etilnaftalin
-
100 %
Ha a tetrakontán és a tetrakozán min. 80 %-a hexános frakcióban eluálódik, míg a 2-etilnaftalin legfeljebb csak 10 %-ban jelenik meg a hexános frakcióban, akkor a frakcionálást jól hajtották végre.
/MSZE 20361:2004/ Útmutató környezetvédelmi talaj- és vízvizsgálatokhoz. A szénhidrogének meghatározására vonatkozó analitikai szabványok és eljárások áttekintése
15
A kidolgozott módszer felhasználása A különböző gázolajok biomarker és PAH összetételének vizsgálata a karakterisztikus m/z
arányok GC-MS SIM mérésével => Az országok és forgalmazók termékei közötti különbségek vizsgálata Diesel Ország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Magyarország Ausztria Ausztria Ausztria Ausztria Svájc Németország Szerbia Hollandia Portugália Portugália Horvátország
Település Töltőállomás Budapest OMW Paks OMW Paks MOL Dunaföldvár Agip Dunaföldvár Shell Dunaföldvár Lukoil Dunaújváros magán Dunaújváros ENVI Érd ENI Érd Mobil Petrol Bécs bp Ultimate Bécs Tankstelle Bécs ENI Bécs Avanti Genf ENI Erfurt magán Szabadka magán Amszterdam Avia Funchal Repsol Machico Repsol Zadar magán
Biomarkerek Szeszkviterpánok Adamantán, diadamantán Terpánok Szteránok Monoaromás szteránok Triaromás szteránok PAH-ok Naftalin-származékok Dibenzofurán Fluorének Benzotiofének Antracén, fenantrén Pirének Naftobenzotiofének Krizén Perilén
m/z 123, 179, 193, 207 135, 136, 149, 163, 177 187, 188, 201, 215, 229 191, 177, 163, 412 217, 218, 259 253 231 m/z 128, 142, 156, 170, 184, 154, 152 168 166, 180, 194, 208 198, 212, 226, 240 178, 192, 206, 220, 234 202, 216, 230, 244, 258 248, 262, 276, 290 228, 242, 256, 270, 284 252
16
Összefoglalás „hagyományos” SPE módszer
MEPS - LVI eljárás
kidolgozott automata SPE - LVI módszer
3g
0,002 g
0,2 g
minta
200 µl
5 µl
20 µl
oldószer
50 ml
0,5 ml
3,5 ml
bepárlás
nitrogénáramban
online szelektív oldószer lefúvatás
online szelektív oldószer lefúvatás
injektálás
splitless; 1 µl
LVI; 50-100 µl
LVI; 100 µl
-
+
+
GC mérés+ 1-2 óra
GC méréssel párhuzamosan
GC méréssel párhuzamosan
hatékony frakcionálás oldószer- és időigényes!
szorbens kapacitása! => célvegyületek < LOD
hatékony frakcionálás oldószer - és időtakarékos
töltet (SIL)
automatizálás idő
Ʃ
Korlátok: ● nincs szabványeszköz ~ barkácsolni kell ● technikai háttér igény: CTC vagy Gerstel mintaadagoló és PTV injektor
17
Köszönöm a figyelmet!
