Thermische Analyse - Gas Chromatografie - Massenspektrometrie

Bei der thermogravimetrischen Evolved Gas Analysis (EGA) komplexer Proben wie Holz, Lebensmittel, Polymere oder Erdöl und zugehörige Fraktionen wird eine Vielzahl an Molekülen mit ähnlichen Siedepunkten nahezu zeitgleich verdampft.

Dadurch können isobare Verbindungen auch hierbei nicht durch eine massen-spektrometrische Detektion voneinander unterschieden werden.Für eine Auftrennung der verdampften Spezies aus dem Waagenraum der Thermogravimetrischen Analyse kann eine zusätzliche schnelle Gaschromatograhie eingesetzt werden. Der verdampfte Probenteil der EGA wird über eine beheizte Transferline zunächst zu einem Peltier-Kühler geführt und für wenige Sekunden aufkonzentriert. Anschließend wird die wieder verdampfte Probe über eine geeignete kurze Gaschromatographie-Säule gegeben. Die kompakt aufgewickelte Säule wird anschließend über eine Halogenlampe mit einem Temperaturgradienten beheizt. Dadurch können isobare Verbindungen wie Naphthalin und Nonan (beide m/z 128) bereits innerhalb eines fast-GC-Laufes von 60 s voneinander getrennt werden.

Anwendung Heizöle mit biogenem Anteil

In Heizölbrennkammern und Heizölbrennersystemen kommt es nach längerer Betriebsdauer zur Ablagerungsbildung an den Brennerbauteilen. Hierbei spielen verschiedene Einflüsse wie Temperatur, Druck, Luftzufuhr und Kraftstoffzusammensetzung eine Rolle. Es konnte zuvor gezeigt werden, dass bereits kleinste Unterschiede in der Kraftstoffmatrix zu unterschiedlichem Ablagerungsneigungen führen können. Mit einer thermogravimetrischen Verdampfungs- und Pyrolysebetriebsweise können sowohl die reinen Kraftstoffe, als auch resultierende partikuläre Ablagerungen in kleinsten Mengen molekular aufgespalten und hinsichtlich der Zusammensetzung untersucht werden. Mithilfe der beschriebenen TGxGC-SPI-TOFMS Technik sollen Marker-Moleküle, welche zur Ablagerungsbildung beitragen identifiziert und mögliche Ablagerungsbildungsmechanismen aufgedeckt werden.

Systematischer Aufbau vom TA-fastGC-PIMS Systems
Literatur

Literatur

Czech, H., Sippula, O., Kortelainen, M., Tissari, J., Radischat, C., Passig, J., Streibel, T., Jokiniemi, J., Zimmermann, R., 2016. On-line analysis of organic emissions from residential wood combustion with single-photon ionisation time-of-flight mass spectrometry (SPI-TOFMS). Fuel 177, 334-342.

Radischat, C., Sippula, O., Stengel, B., Klingbeil, S., Sklorz, M., Rabe, R., Streibel, T., Harndorf, H., Zimmermann, R., 2015. Real-time analysis of organic compounds in ship engine aerosol emissions using resonance-enhanced multiphoton ionisation and proton transfer mass spectrometry Aerosols and Health. Analytical and Bioanalytical Chemistry 407, 5939-5951.