原油中金属包含聚合物检测方案(凝胶色谱仪)

「技术简报 [技术简报] 使用ACQUITY APC研究原油中的金属包含聚合物 Sara Gutierrez-Samal24， Peter Hancock， Brice Bouyssierel， Carine Arnaudguilheml， RyszardLobinskil，Caroline Barrere-Mangote2.4和Pierre Giusti2.4 生物无机分析与环境化学实验室(LCABIE，法国波波) TOTAL Refining 8Chemicals， TOTALResearch 8 Technology(法国阿夫勒尔) 3沃特世公司(英国威姆斯洛) 4TOTAL RC -CNRS-波城大学-鲁昂大学联合实验室：C2MC-复杂基质分子表征 了解石油产品中不良金属大分子聚合物所处的化学环境(形成机理)和描叙其分子大小，获取石油表征和处理的必要信息。 背景 根据分析物的各种物理化学特性(例如分子大小、芳香度或极性)，人们开发出了多种色谱技术用于分馏成分复杂的石油样品。凝胶渗透色谱(GPC)和体积排阻色谱(SEC)根据分子大小来分离分子，或者更准确地说，根据流体动力学体积来分离分子。SEC广泛应用于原油行业，而随着重质原油不断带来新的分析难题，该技术的应用持续拓展。在形成机理研究中，采用SEC技术可保留金属-配位键，还能研究某些聚合形态。SEC还可与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)相结合，用于改进定位技术和加工工艺研究，或者用这种专门的金属检测方法获得聚合物信息。该技术的主要劣势是分析时间过长(使用传统SEC分析方法分析单个样品需要1~2小时)以及溶剂消耗量大(导致溶剂成本、处置成本较高以及相关的环境问题)。 APC技术在10分钟之内即可确定石油产品中不良金属聚合物的分子尺寸。 图1.分析使用不同溶剂得到的四种VR样品所得的ACQUITYAPCRI色谱图，插图中是分离0.5~21kDa的聚苯乙烯标准品所得的结果。 ■ ■ ■ Waters 解决方案 Waters@ ACQUITY@ Advanced Polymer Chromatography@(APCTM)系统是一项突破性的SEC技术，它在基于体积排阻的色谱分离方面缔造了无可企及的卓越性能，，I能够以前所未有的速度获取更多的产品信息。 APC系统可实现无可比拟的大分子峰分离度，特别对低分子量生物物质，能以比传统SEC方法快5~20倍的速度提供准确、可重复的分子量信息，此外，它还通过减少溶剂消耗量和废液处置量降低了分析成本，而且在同一系统中即可运行各种大分子应用。 ( 本文研究了四种减压渣油(VR)，即沸点560℃ 以上的重油馏分：VRA.来自南美洲；VRB.来 自非洲； VRC.来自俄罗斯； VRD.来自北欧。 ) 采用125A和450A的两根ACQUITY APCXT色谱柱(4.6x150mm， 2.5 um)进行分离操作。样品稀释160倍后，进样10pL。 ACQUITY APC系统允许采用不同溶剂进行样品制备和淋洗试试，无需增加溶剂置换步骤。所得APCRI谱图见图1。 在6分钟之内就成功区分了不同来源的样品，尤其是最重质的VRA.，它在谱图中表现为最早洗脱的高分子量化合物。此外，每种溶剂得到不同的谱图，可能是不同聚合形态引起的。 图2.使用THF制备样品并将其作为流动相得到的V和Ni聚合物的APC-ICP-HR-MS色谱图。虚线所示为排除时间2.95 min (对应43700Da的PS标准品的保留时间)和渗透时间(5.13min)。 我们将ACQUITY APC与ICP-HR-MS仪器(ELEMENT XR， Thermo Scientific)联用进行分析，该ICP-HR-MS仪器配备了实验室自制单通道喷雾室的低耗量微喷雾器，所得APC-ICP-HR-MS谱图见图2。 ( 含V和含Ni的化合物呈双峰分布，表明存在分子量不同的多种类型的化合物。使用传统SEC色谱柱也能得到多峰谱图，但分析时间是 ACQUITY APC的6倍以上。 ) 总结 ( 实验结果表明， ACQUITY APC系统能够实现比SEC更快的石油样品定位分析，以便在结构与性质之间建立关联，从而优化原油精炼工艺。 ) ( 采用APC系统与ICP-HR-MS联用的方法成功检测了4种VR样品。含V-和 含Ni-化合物的大小分布特征表明，样品中存在大小不同、多种类型的聚合物。 ) ( 实验结果表明，各样品的大小分布特征之间存在的明显差异与样 品来源以及所用溶剂有关， ，而所用溶剂似乎会对聚合形态产生 影响。 ) Waters、ACQUITY、Advanced Polymer Chromatography 和 The Science of What's Possible是沃特世公司的注册商标。APC是沃特世公司的商标。其它所有商标均归各自的拥有者所有。 THE SCIENCE OF WHAT'S POSSIBLE. O沃特世公司。中国印刷。H AO-PDF 沃特世ACQUITY Advanced Polymer Chromatography系统是一项突破性的SEC技术，它在基于体积排阻的色谱分离方面缔造了无可企及的卓越性能，能够以前所未有的速度获取更多的产品信息。