Determination of total fluorine, chlorine, and sulfur in aromatic hydrocarbons by oxidative pyrolytic combustion followed by ion chromatography

Význam tématu

Oxidačně-pyrolytická komubuce spojená s iontovou chromatografií (CIC) nabízí citlivou a spolehlivou analýzu celkových hladin fluoru, chloru a síry v aromatických uhlovodících. Monitoring těchto prvků je klíčový z hlediska environmentálního dopadu emisí, ochrany katalytických procesů i prevence koroze zařízení.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo ověřit jednoduchou a vysoce reprodukovatelnou metodu podle ASTM D7359-14a pro stanovení celkového fluoru, chloru a síry v aromatických uhlovodících, ilustrovanou na vzorku benzinu. Studie hodnotila linearitu, přesnost, opakovatelnost a šikmost analytických signálů.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda kombinuje:

• Oxidačně-pyrolytickou komubuci vzorku v automatickém zařízení Mitsubishi AQF-2100H (900–1000 °C) za přítomnosti kyslíku.
• Absorpci plynů (HX, SO₂/SO₃) v 30 mg/L roztoku H₂O₂.
• Přímou injekci absorpčního roztoku do Dionex Integrion HPIC systému s kolonkami IonPac AS18-4µm (4×150 mm) a AG18­-4µm guard (4×30 mm).
• Detekci potlačenou vodivostní detektorovou jednotkou AERS 500 v recyklačním režimu.

Hlavní výsledky a diskuse

Separační metoda umožnila rozlišení fluoridu, chloridu a sulfátu za 14,5 min. Linearity kalibrace na rozsahu 0,2–10 mg/L vykazovaly R² = 0,999–1,000. Opakovatelnost (n=7) i mezidenní přesnost měření dosahovaly RSD < 4 % pro retenční časy i plochy píků. Spike recovery v analyzovaném benzinovém vzorku (0,5–2 mg/L přídavek) se pohybovaly mezi 85 a 102 %, což potvrzuje vysokou přesnost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu kvality v petrochemickém průmyslu, posuzování emisí halogenů a síry, hodnocení korozního rizika a environmentální monitoring. Díky vysoké citlivosti a robustnosti je použitelná i pro složité vzorky (polymery, farmaceutické meziprodukty, pevné i kapalné matrice).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a online monitoring procesních měření.
• Miniaturizace a integrované systémy pro terénní analýzy.
• Rozšíření aplikace na další heteroatomy či orgánofluorinované látky spojené s hmotnostní spektrometrií.
• Vývoj rychlejších separačních režimů a pokročilých eluentů.

Závěr

Popsaná CIC metoda dle ASTM D7359-14a pro stanovení fluoru, chloru a síry v aromatických uhlovodících byla prokázána jako rychlá, přesná a velmi reprodukovatelná. Umožňuje efektivní rutinní analýzu komplexních vzorků s minimálními interferencemi.

Reference

1. Miyake Y.; Yamashita N.; Rostkowski P.; So M.; Taniyasu S.; Lam P.; Kannan K. Determination of trace levels of total fluorine in water using combustion ion chromatography for fluorine: A mass balance approach to determine individual perfluorinated chemicals in water. Journal of Chromatography A, 2007, 1143, 98–104.
2. Schmitt G. Effect of elemental sulfur on corrosion in sour gas systems. Corrosion Journal, 1991, 47(4), 285–308.
3. Thermo Fisher Scientific. Application Note 1145, AN 1145, Determination of Halogens in Coal Using Combustion Ion Chromatography, Sunnyvale, CA, 2016.
4. ASTM Method D7359-14a. Standard Test Method for Total Fluorine, Chlorine, and Sulfur in Aromatic Hydrocarbons and Their Mixtures by Combustion Followed by Ion Chromatography Detection (Combustion Ion Chromatography-CIC). Published 2015.
5. Mitsubishi Chemical Analytech. Operation Manual for NSX-2100 Series Automatic Combustion Unit Model AQF-2100H, Section “Instruction Manual of Absorption Unit GA-210”.
6. Thermo Fisher Scientific. Technical Note 72211, CIC with a Dionex Integrion HPIC System, Sunnyvale, CA, 2017.
7. Thermo Fisher Scientific. Technical Note 175, Configuring the Dionex Integrion HPIC System for High-Pressure RFIC, Sunnyvale, CA, 2016.