n ANALYTISK KEMI GC-analyse of komplekse, vandholdige prøver Automatiseret prøveforberedelse til ekstensiv karakterisering Vandige prøver er problematiske for gaskromatografi, fordi de ofte kræver manuel prøveforberedelse med behov for ekstrahering eller brug af reagenser. Fully evaporative dynamic headspace kombineret med pH-ændringer, esterificering og silylering muliggør en ekstensiv automatiseret karakterisering af vandige prøver. Af René Bjerregaard Madsen og Marianne Glasius, Institut for Kemi, Aarhus Universitet og Rikke Bendixen og Jens Glastrup, MSCi De senere års udvikling af automatiserede injektionssystemer og prøveforberedelsesstationer til gaskromatografi (GC) har betydet, at et stort antal prøver kan analyseres på kort tid. Samtidig stiger kravene og ønsket om overvågning af processer via kromatografiske analyser. Skift af kolonner for at separere komponenter med forskellige funktionelle grupper er således nødvendigt, hvilket nedsætter produktiviteten. Analyser af vandige prøver er særligt problematiske, da gentagen injektion af vandige prøver nedsætter kolonnelevetiden og øger vedligeholdelsesfrekvensen af massespektrometeret. Væske- eller fastfaseekstraktion er ofte nødvendig til denne type analyser, men er meget afhængig af solventet eller egenskaber af den faste fase og af faktorer som pH og ionstyrke af prøven. Derivatiseringsreagenser har i årtier været anvendt for at kunne foretage alle analyser på standard apolære kolonner samt for at kunne analysere komponenter, der ellers ikke er GC-egnede (pga. deres polaritet og/eller flygtighed). Disse reagenser kan være mere eller mindre selektive med silyleringsreagenser som de mindst selektive. Silyleringsreagenser reagerer dog med vand, og komplet inddampning af prøven er nødvendig inden tilsætning af reagens. Således vil flygtige stoffer fordampe, og der er risiko for kondenseringsreaktioner i prøven. Samtidig øger silyleringsreagenser behovet for vedligeholdelse af GC-MS systemet. Methylering har ligeledes været en meget anvendt derivatiseringsmetode til analyse af carboxylsyrer med enten BF3, svovlsyre, eller kaliumhydroxid som katalysator. Dette involverer imidlertid lange reaktionstider og omstændelig ekstrahering i større mængder organisk solvent. En kombination af selektivitet fra væskeekstraktion, renhed fra fast-faseekstraktion, samt øget flygtighed, termisk stabilitet og sensitivitet af analytter fra derivatisering vil således mindske behovet for kolonneskift og vedligeholdelse. I det følgende viser vi, hvordan dette kan opnås ved hjælp af standard GC-MS koblet med ”fully evaporative dynamic headspace” (FEDHS). For at demonstrere metodens anvendelighed har vi her analyseret komplekse vandprøver fra hydrotermisk omdannelse (HTL) af biomasse. Hydrotermisk omdannelse af biomasse HTL foretages på en vandig opløsning af biomasse, som udsættes for høj temperatur (250-370°C) og tryk (100-250 bar), altså i subkritisk tilstand. Formålet er at Figur 1. Billeder af det anvendte udstyr. A) GC-MS med tilhørende multipurpose sampler. B) Dynamic headspace. C) Termisk desorptionsenhed. skabe en oliefase, der enten kan bruges som brændstof eller til værdifulde kemikalier, og processen er yderst lovende. Imidlertid dannes der store mængder 22 Dansk Kemi, 99, nr. 2, 2018 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her