Siedlce University of Natural Sciences and Humanities Polish Separation Science Society. Camera Separatoria. Volume 5, Number 2 / December 2013

Transkrypt

1 Siedlce University of Natural Sciences and Humanities Polish Separation Science Society Camera Separatoria Volume 5, Number 2 / December 2013 Siedlce 2013

2 Honorary Editor: Edward Soczewiński (Lublin) Editors-in-Chief: Bronisław K. Głód (Siedlce) Marian A. Kamiński (Gdańsk) Editors: Tadeusz Dzido (Lublin) Bronisław K. Głód (Siedlce) Marian Kamiński (Gdańsk) Piotr M. Słomkiewicz (Kielce) Piotr Stepnowski (Gdańsk) Andrzej Stołyhwo (Warszawa) Monika E. Waksmundzka-Hajnos (Lublin) Mieczysław Sajewicz (Katowice) Language Editor: John Podgórski (Manchester) Technical Editors: Paweł Piszcz Paweł M. Wantusiak Reviewers: Monika Asztemborska Bronisław K. Głód Marian Kamiński Iwona Kiersztyn Monika E. Waksmundzka-Hajnos Editorial office s address: Department of Analytical Chemistry, Institute of Chemistry Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach Siedlce University of Natural Sciences and Humanities ul. 3 Maja 54, Siedlce tel. : (25) psc1@onet.eu URL:

3 SPIS TREŚCI (CONTENTS) Prace oryginalne / Original papers Grzegorz Boczkaj, Sebastian Zalewski, Marian Kamiński Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie faz (NP -HPLC) do badania przecieku w instalacji reformingu Judyta Kosińska, Grzegorz Boczkaj, Joanna Gudebska, Marian Kamiński Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej (TLC) w identyfikacji przecieków procesowych oraz skażenia środowiska Grzegorz Boczkaj, Patrycja Makoś Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania związków tlenoorganicznych porównanie selektywności faz stacjonarnych o różnej polarności Bronisław K. Głód, Iwona Kiersztyn, Monika Skwarek, Paweł M. Wantusiak, Paweł Piszcz V Podlaskie Spotkanie Cromatograficzne INSTRUKCJE DLA AUTORÓW Zapory ghostwriting i guest-autorship Instructions for Authors and Editorial Policy... 90

4 Camera Separatoria PRACE ORYGINALNE (ORIGINAL PAPERS)

5 CAMERA SEPARATORIA Volume 5, Number 2 / December 2013, Grzegorz BOCZKAJ 1, Sebastian ZALEWSKI 1, Marian KAMIŃSKI 1,* 1 Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, 2 Grupa LOTOS S.A Gdańsk, ul. Elbląska 135, *Autor do korespondencji: markamin@pg.gda.pl Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie faz (NP-HPLC) do badania przecieku w instalacji reformingu Streszczenie: Praca dotyczy zbadania możliwości, opracowania nowej procedury badawczej oraz dokonania oznaczeń - m-krezolu w strumieniu produktu z procesu reformingu katalitycznego techniką wysokosprawnej chromatografii cieczowej w układzie faz normalnych, z detektorem spektrofotometrycznym typu DAD (NP-HPLC-UV-VIS/DAD). Opracowana procedura stanowi alternatywę dla innych procedur wykorzystujących klasyczne techniki analityczne, albo wykorzystanie znaczonego promieniotwórczo "trasera". Aplikacja znajduje zastosowanie w kontroli przecieków na linii wsad-produkt w instalacjach reformingu ze zintegrowaną wymianą ciepła. Jako marker nieszczelności stosuje się m - krezol dodawany do strumienia wsadu. Badania niniejszej pracy pokazują, że zastosowanie markera nieszczelności wykazującego znaczne różnice polarności względem składu strumieni wsadu oraz produktu warunki NP-HPLC umożliwiają uzyskanie zadawalającego rozdzielnie m-krezolu od składników reformingu katalitycznego, a także od składników wsadu do instalacji reformingu benzyn oraz wykonanie dokładnego oznaczenia m -krezolu na poziomie LOQ ok. 0.1 ppm w reformacie, w czasie znacznie krótszym, niż w przypadku zastosowania "klasycznych" technik i metod analitycznych. W przypadku kalibracji metody należy uwzględnić konieczność stosowania metodyki dodatku wzorca w przypadku badania zawartości krezolu w reformacie oraz możliwość wystąpienia znaczących różnic wartości współczynnika odpowiedzi "markera" względem wsadu. Bardzo korzystne jest także wykorzystywanie w tych badaniach techniki przepływu zwrotnego eluentu w kolumnie HPLC (EBF). Słowa kluczowe: wysokosprawna chromatografia cieczowa w normalnych układach faz (NP-HPLC), reforming katalityczny benzyn, reformaty, wsady, m-krezol, analityka śladowa, oznaczanie. Process control of leakages in refinery reforming plant by means of Normal Phase High Performance Liquid Chromatography (HPLC) Abstract: The paper concerns the possibility of m-cresol quantification in the product stream of catalytic reforming process by normal phase high performance liquid chromatography with UV-VIS diode array detector (NP-HPLC-UV- VIS/DAD). The developed procedure provides an alternative to other procedures that uses classical analytical techniques or a radioactive tracer. The application is used to control leakage on the product-batch line in reforming systems with an integrated heat exchange. As a leak marker a meta-cresol added to the feed stream was used. Studies of this paper shows that the use of " leakage marker " which exhibits significant differences in polarity with respect to the composition of the feed and product streams allows to use a NP-HPLC to perform precise quantitative analysis at a 0,1 ppm LOQ level with much shorter time than with the use of classical analytical methods. In the case of the method calibration the possibility of significant differences in response factors of the marker with respect to the batch and product matrices should be taken into account. In the case of such differences correct determination of the leakage degree can be difficult. The use of eluent backflush (EBF) in the HPLC column is very preferred in the procedure. Key words: normal phase high performance liquid chromatography (NP-HPLC), catalytic reforming process of naphtha, reformate, batch streams, m-cresol, trace analysis, quantitative analysis.

6 Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie Wstęp (Introduction) Podczas realizacji zakładowej kontroli procesowej, niekiedy stwierdza się odchylenia wartości parametrów oznaczanych poza dopuszczalny zakres wahań przyjętych dla normalnej pracy instalacji produkcyjnych. W przypadku stwierdzenia niezgodności, konieczne jest stwierdzenie jej przyczyny. W przypadku instalacji przemysłu rafineryjnego, źródło nieodpowiednich parametrów produktu może wynikać przede wszystkim z nieodpowiedniego składu wsadu, spadku aktywności katalizatora lub zaistnienia nieszczelności instalacji. Wymiana złoża katalizatora jest niezwykle kosztowna i w przypadkach spadku efektywności procesu konieczne jest wyeliminowanie pozostałych hipotetycznych przyczyn. Interesującym przykładem postępowania w tego typu przypadkach jest proces reformingu. Głównym celem procesu jest podniesienie wartości liczby oktanowej wsadu, który po konwersji będzie stanowił cenny wysokooktanowy składnik benzyn. Spadek wartości liczby oktanowej produktu może oznaczać obniżenie aktywności katalizatora lub może wynikać z innych przyczyn. Procedura kontrolna dostawców katalizatorów do procesu reformingu zaleca kontrolę parametrów wsadu oraz możliwości wystąpienia nieszczelności na linii wymiany ciepła wsad-produkt. W przypadku kontroli parametrów wsadu zastosowanie znajdują standardowe metodyki badań parametrów strumieni pochodzenia naftowego. Kontrolę nieszczelności można natomiast wykonać z zastosowaniem kilku opracowanych na te potrzeby procedur. W każdym przypadku podejście polega na zastosowania markera wprowadzanego do wsadu, który w warunkach procesu reformingu ulega 100% konwersji. W przypadku braku przecieku na linii wsad-produkt w strumieniu produktu nie stwierdza się obecności markera, natomiast gdy ma miejsce przeciek marker zostaje wykryty w strumieniu produktu. Na podstawie znanego stężenia markera we wsadzie oraz oznaczonego stężenia w strumieniu produktu (reformatu) możliwe jest stwierdzenie oraz oszacowanie stopnia nieszczelności. Istnieje kilka alternatywnych dopracowanych procedur stwierdzania nieszczelności w wymienniku ciepła: 1. Zastosowanie markera w postaci związku z grupy fenoli (najczęściej krezolu), który wprowadza się do wsadu w znanej ilości. Marker powinien mieć stężenie ok. 500 ppm (m/m) we wsadzie wprowadzanym do instalacji. Czas wprowadzania powinien wynosić ok. 2 godziny. Próbki produktu pobiera się z separatora co kilka minut. W warunkach reformingu szczególnie w przypadku katalizatorów platynowych (Platforming) krezol ulega rozkładowi i nie powinien zostać wykryty w strumieniu produktu. Obecność krezolu oznacza przedostawanie się części wsadu do strumienia produktu w wyniku nieszczelności w wymienniku ciepła. Oznaczenie krezolu wykonuje się według procedury UOP 464 [1]. W skrócie metodyka polega na, ekstrakcji fenolanu z matrycy węglowodorowej roztworem ługu oraz dokonaniu oznaczenia końcowego metodą kolometryczną. W przypadku złożonej matrycy próbki, konieczne okazuje się wykonanie dodatkowo - destylacji z parą wodną. 2. Zastosowanie barwnika wprowadzanego do wsadu i obserwacja zabarwienia produktu w separatorze produktów. Rodzaj barwnika jest tak dobierany, aby w warunkach procesu następował jego całkowity rozkład obecność zabarwienia w produkcie świadczy o przecieku. Wadą tej procedury są ograniczenia związane ze składem elementarnym barwnika nie powinien zawierać metali, a także azotu (występuje w dużej liczbie barwników), który może zatruwać katalizator. 3. Oznaczanie n-nonanu. W warunkach procesu n-nonan naturalnie obecny we wsadzie powinien ulegać konwersji na poziomie >99,5 %. Z porównania zawartości we wsadzie i produkcie wnioskuje się o obecności przecieku. W reformacie oznaczenie n-nonanu jest możliwe z wykorzystaniem techniki GC. 4. Oznaczania alkilowanych pochodnych cykloheksanu. Wsad do refo rmingu zawiera z reguły od 1-4% cykloheksanu i jego alkilowych pochodnych. Strumień produktu nie powinien zawierać alkilocykloheksanów, ponieważ ulegają one konwersji do alkilopochodnych benzenu. 5. Zastosowanie związków chemicznych znaczonych izotopowo dodawanych do wsadu. Dobieranych jak opisane powyżej 1-4. Dokonanie oznaczeń bardziej polarnych, niż związki aromatyczne, składników próbki w alternatywie do klasycznych metod oznaczeń np. krezole wg UOP 464, jest możliwe z wykorzystaniem chromatografii cieczowej w układzie faz normalnych (NP-HPLC) [2-3]. W przypadku bardzo złożonej matrycy węglowodorowej za niezbędne dla oznaczania określonej grupy lub pojedynczej substancji chemicznej okazuje się użycie sprzężenia kilku układów rozdzielczych zapewniając ych rozdzielenie względem różnych właściwości fizykochemicznych składników (tj. polarność, promień hydrodynamiczny cząsteczki, temperatura wrzenia) [4-5]. Wykorzystanie technik chromatograficznych alternatywnie do klasycznych technik analitycznych, często może umożliwić dokonanie oznaczeń w znaczeni krótszym czasie, a także uzyskanie szeregu dodatkowych informacji o analizowanej próbce. Nie bez znaczenia jest również ogromny potencjał technik chromatograficznych w zakresie automatyzacji procedury. W niniejszej pracy podjęto próbę zastąpienia żmudnych metodyk klasycznych oznaczeń krezolu metodyką wykorzystującą wysokosprawną chromatografię cieczową w normalnym układzie faz (NP -HPLC). W pracy zbadano również możliwość wykorzystania chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS) jako alternatywną metodę oznaczania izomerów krezolu w reformacie. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

7 50 G. Boczkaj, S. Zalewski, M. Kamiński 2. Część eksperymentalna (Experimental) 2.1. Materiały (Materials) W badaniach wykorzystano próbki wsadu i produktów z procesu reformingu dostarczone z Grupy LOTOS S.A. oraz meta-krezol (cz.; POCH). Do badań techniką GC-MS stosowano hel (5,0N; Linde Gas). W badaniach techniką NP -HPLC zastosowano eluenty (czystość: HPLC; Merck) Aparatura (Instruments) W badaniach techniką GC-MS zastosowano chromatograf gazowy HP 5890 series II wyposażony w kolumnę: 60 m x 0,25 mm (ID) x 0,25 um (DB5ms) (Agilent) i spektrometr mas HP 5972 (Hewlett Packard, USA). W badaniach t echniką NP-HPLC wykorzystano gradientowy chromatograf cieczowy LaChrom (Merck - Hitachi), wy posażony w czterokanałowy system elucji gradientowej z zaworami proporcjonującymi, pompę L z możliwością programowania składu cieczy po stronie ssącej (tzw. gradient niskociśnieniowy), zawór dozujący Rheodyne Rh-7725i z pętlą dozującą 1200 μl, termostat L-7350 z systemem chłodzenia 7350i, detektor spektrofotometryczny z matrycą fotodiodową typu UV -DAD 7450A, detektor refraktometryczny L-7490, detektor fluorescencyjny L-7480, komputer z oprogramowaniem HSM-7000, wersja Dodatkowo, aparat został wyposażony w sześciodrogowy, dwupołożeniowy zawór V 7226 (Knauer) do zmiany kierunku przepływu eluentu w kolumnie- backflush. W badaniach zastosowano kolumnę do HPLC wypełnioną żelem krzemionkowym- Nucleosil Si 50, 3 μm, 250x4 mm (Mecheray Nagel) Metody postępowania (Methods) Wsad do procesu reformingu został wzbogacony o marker (m-krezol), poprzez dozowanie do wsadu 12 kg markera w czasie 27 minut, ze stałym natężeniem przepływu. Obciążenie instalacji reformingu wynosiło 50 ton na godzinę. Do badań pobrano próbki wsadu bez dodatku oraz z dodatkiem markera oraz próbki produktu pobierane co 5 minut po opóźnieniu 10 minut od rozpoczęcia dozowania m arkera. W pracy zastosowano dwie alternatywne procedury badawcze: 1. Technikę kapilarnej chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS) w trybie SCAN - dobór warunków rozdzielania oraz detekcji) oraz SIM (ang. Single Ion Monitoring) selektywna detekcja charakterystycznych wartości stosunku masy do ładunku (m/z) dla krezolu w warunkach wy sokiej czułości aparatu. 2. wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie faz (NP -HPLC) z przepływem zwrotnym eluentu w kolumnie (EBF) z detektorem spektrofotometrycznym UV-VIS z matrycą fotodiodową (UV-DAD) NP-HPLC-EBF-UV-VIS/DAD oraz z detektorem refraktometrycznym (RID) i fluorescencyjnym (FLD) Kapilarna chromatografia gazowa sprzężona ze spektrometrią mas (GC-MS) Warunki rozdzielania: Próbki reformatu dozowano bezpośrednio w trybie split, objętość dozowania 0,4 ul. Przepływ gazu nośnego wynosił 1 ml/min. Początkowa temperatura rozdzielania wynosiła 35 C (utrzymywana 5 minut), a następnie rozdzielanie prowadzono z narostem 10 C/min do temperatury końcowej 200 C (15 min.). Temperatura dozownika wynosiła 265 C, a linii transfero wej GC-MS 285 C. Warunki detekcji: Tryb SCAN zakres m/z od Tryb SIM detekcja jonów o wartościach m/z 108 i 107 (charakterystycznych dla m-krezolu) W celu wstępnej oceny możliwości zastosowania techniki GC -MS w tym badaniu analizowano próbki reformatu uzyskane dla wsadu bez dodatku markera oraz próbki z dodatkiem m -krezolu. Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

8 Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie Wysokosprawna chromatografia cieczowa w układzie faz normalnych (NP-HPLC) Jako eluent zastosowano mieszaninę Heksan-MTBE (86:14 v/v), przepływ: 1,5 ml/min; Temperatura: 30 C. Próbki procesowe dozowano bezpośrednio w objętości 200 μl. Detekcja: UV-VIS-DAD w zakresie długości fali światła UV-VIS 220 do 500 nm; Kalibracja została wykonana na podstawie powierzchni pików dla chromatogramów wykonanych z zastosowaniem detektora UV-VIS / DAD, dla długości fali w maksimum widma krezolu w zakresie długości fali ok. 280 nm Analiza ilościowa - wysokosprawna chromatografia cieczowa w układzie faz normalnych (NP-HPLC) Oznaczeń dokonano na podstawie chromatogramu UV -DAD przy długości fali 278 nm z wykorzystaniem metody wzorca zewnętrznego w zakresie stężeń 0,05-10 ppm. Granicę wykrywalności (LOD) i oznaczalności (LOQ) wyznaczono jako stosunek sygnału (S) do poziomu szumów (N), dla granicy wykrywalności S/N=3, a granicy oznaczalności S/N=6. Na etapie walidacji metodyki wyznaczono LOD = 0,023 ppm i LOQ=0,047 ppm. 3. Wyniki i dyskusja (Results and discussion) Ze względu na bardzo bogaty skład matrycy reformatu w zakresie lotności i polarności m-krezolu, ma miejsce nakładanie się pików krezolu na poziomie zawartości ok. 1 ppm w reformacie ze składnikami aromatycznymi reformatu. W konsekwencji, wykonanie techniką GC-MS oznaczenia zawartości krezolu w reformacie okazało się niemożliwe. Zbyt duża liczba składników o zakresie retencji m-krezolu nie umożliwiła osiągnięcia zadowalającego rozdzielenia analitu od matrycy w zbadanych warunkach rozdzielania, nawet w trybie SIM (tryb monitorowania wybranych jonów, ang. Single Ion Monitoring). Podobnie, miało miejsce nakładanie się pików aromatycznych składników reformatu z pikiem krezolu z zastosowaniem detektora fluorescencyjnego (FLD), dla odpowiedniej dla m-krezolu długości fali wzbudzenia (ok. 275 nm) i fali emisji (ok 300 nm) [6]. W konsekwencji, niemożliwe okazało się zastosowanie detektora FLD w opisywanych badaniach. Natomiast, zastosowanie metodyki NP-HPLC-UV/DAD w opisanych warunkach rozdzielania pozwala, na takie rozdzielnie m-krezolu od składników reformatu, że m -krezol stanowi odrębny pik, widoczny w warunkach odwzorowania poziomicowego w zakresie długości fali od ok. 260nm no ok. 305 nm. W przypadku wszystkich próbek "czystego" reformatu, a także w przypadku próbek nie zawierających jeszcze m-krezolu na poziomie LOD>0.05 ppm pik ten jest całkowicie nieobecny w odpowied nim miejscu chromatogramu w warunkach rozdzielania opracowanych w ramach niniejszych badań. Powstaje on, jednakże, w zakresie długości fali do ok 305 nm, na linii opadającej sumy nakładających sie pików reformatu i m-krezolu. Dlatego, oznaczenie poprawnej zawartości m-krezolu w strumieniu reformatu wymagało zastosowania metodyki dodatku wzorca oraz wybrania za każdym razem (dla każdej ze zbadanych próbek) takiej długości fali, dla której miało miejsce maksimum piku, tak dla próbki bez dodatku wzorca, jak i dla próbki z dodatkiem. W przypadku wsadu do reaktora reformingu nie było jakiegokolwiek nakładania się piku m-krezolu z pikami praktycznie "bez-aromatycznych" składników wsadu. Wówczas zastosowanie do oznaczeń metodyki dodatku wzorca nie było konieczne, i wystarczyło zastosować kalibrację z wykorzystaniem metodyki krzywej kalibracyjnej. Można, więc, stwierdzić, ze z uwagi na istotne różnice w polarności m-krezolu względem pawie wszystkich składników aromatycznej matrycy analitycznej reformatu, uzyskiwane r ozdzielenie w warunkach układu faz normalnych jest dostateczne do wykonania oznaczeń w oparciu o dobór selektywnych warunków detekcji. Chromatogramy NP-HPLC-UV/DAD próbek wsadu z dodatkiem markera, reformatu powstałego ze wsadu bez dodatku markera oraz reformatów dla znaczonych strumieni wsadowych przedstawiono odpowiednio na rysunkach 1-3. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

9 52 G. Boczkaj, S. Zalewski, M. Kamiński Rys. 1. Chromatogram UV-DAD wsadu do reformingu z dodatkiem markera (m -krezolu) (stężenie 170 ppm m/m). Warunki rozdzielania: NP-HPLC-UV-VIS/DAD - Eluent: 14% MTBE - 86% n-c6, kolumna: Nucleosil Si 50, 3 μm, 250x4 mm, przepływ 1,5 ml/min, temperatura 30 C, objętość dozowana 20 l. Detekcja: UV-VIS-DAD w zakresie długości fali światła UV-VIS 220 do 500 nm Piki: w zakresie ok. 1.8 min do 8 min. - składniki wsadu, ok. 6.7 min - m -krezol. Fig. 1 UV-DAD chromatogram of batch stream to reforming process with marker addition (m -cresol) (concentration: 170 ppm m/m).separation conditions: NP-HPLC-UV-VIS/DAD mobile phase composition: 14% MTBE - 86% n-c6, column: Nucleosil Si 50, 3 μm, 250x4 mm, flow rate 1,5 ml/min, temperature 30 C, injection volume 20 l. Detection: UV-VIS-DAD wave length UV-VIS range: nm. Peaks in the range of approx. 1,8 min. 8 min. batch stream components, approx. 6,7 min m-cresole Rys. 2. Chromatogram UV-DAD reformatu powstałego ze wsadu bez dodatku krezolu. Warunki rozdzielania i detekcji jak na rysunku 1. Piki: w zakresie ok. 1.8 min do 8 min. oraz eluowane w przepływie zwrotnym (maksimum w ok. 17 min) - składniki reformat u, ok. 6.7 min - m -krezol. Fig. 2 UV-DAD chromatogram of reformate produced from the batch stream without marker addition. Separation conditions as described above (Fig.1). Peaks in the range of approx. 1,8 min. 8 min. and eluted during eluent backflush (peak maximum approx. 17 min) reformate components, approx. 6,7 min m-cresole Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

10 Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie 53 Rys. 3. Chromatogram UV-DAD reformatu powstałego ze wsadu bez dodatku krezolu wzbogacony o wzorzec m-krezolu (stężenie 1,32 ppm m/m). Warunki rozdzielania i detekcji jak na rysunku 1. Piki: w zakresie ok. 1.8 min do 8 min. oraz eluowane w przepływie zwrotnym (maksimum w ok. 17 min) - składniki reformatu, ok. 6.7 min - m -krezol. Fig. 3 UV-DAD chromatogram of reformate produced from the batch stream without marker addition, enriched before analysis with standard solution of m-cresol (concentration: 1,32 ppm m/m). Separation conditions as described above (Fig.1). Peaks in the range of approx. 1,8 min. 8 min. and eluted during eluent backflush (peak maximum approx. 17 min) reformate components, approx. 6,7 min m-cresole Pik m-krezolu o wartości czasu retencji ok. 6,7 min oraz o widmie UV detektora DAD w nałożeniu z widmem reformatu eluowanego w tym zakresie czasu elucji przedstawiono na rys. 4. Rys. 4. Nałożenie fragmentów chromatogramów reformatu, otrzymanych dla 278 nm, dla próbek zawierających i nie zawierających krezol: (a) czysty reformat; (b) 1,32ppm m-krezolu; (c) 1,04 ppm m-krezolu; (d) 0, 69 ppm m-krezolu w reformacie; Próbki b. c, d, otrzymane w rezultacie dodatku m- krezolu do produktu pobranego podczas dozowania markera do wsadu (b, c) oraz bez dodatku (d). Warunki rozdzielania i detekcji jak na rys 1.; Piki: w zakresie ok. 1.8 min, do 8 min. - składniki reformatu, ok. 6.7 min - m -krezol. Fig. 4. Overlay of reformate chromatograms obtained for 278 nm for samples with and without cresol: (a) clean reformate produced from the batch stream which did not contain the marker; (b) 1,32 ppm of m-cresol; (c) 1,04 ppm of m-cresol; (d) 0,69 ppm of m-cresol in reformate. Separation conditions as described above (Fig.1). Peaks in the range of approx. 1,8 min. 8 min. reformate components, approx. 6,7 min m-cresole Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

11 54 G. Boczkaj, S. Zalewski, M. Kamiński Zastosowanie eluentu zawierającego 14% (V/V) MTBE w heksanie do HPLC oraz bardzo sprawnej kolumny HPLC o długości 250 mm, wypełnionej Nucleosil 50, dp=3mikrometry (żel krzemionkowy o średniej wielkości porów 5.0 nm i o średniej wielkości ziaren 3 mikrometry) i temperatury rozdzielania 30 o C oraz natężenia przepływu eluentu 1.5 ml/min (ciśnienie ok. 274 bar), zapewnia odpowiednią siłę elucyjną fazy ruchomej do elucji większości składników reformatu, przy jednoczesnym zachowaniu selektywności układu rozdzielczego dla m-krezolu względem reformatu. Całkowity czas potrzebny na wykonanie jednego rozdzielania wynosi ok. 21 minut (tzn. 8,5 minutowe rozdzielanie oraz całkowita elucja pozostałych jeszcze w kolumnie resztkowych składników próbki z zastosowaniem przepływu zwrotnego eluentu w kolumnie (EBF) (maksimum piku w warunkach EBF ok. 17 minut, całkowity powrót sygnału detektora do linii bazowej 20.5 min). Stosowanie za każdym razem przepływu zwrotnego eluentu w kolumnie (EBF) jest konieczne w celu zachowania stałej aktywności sorpcyjnej wypełnienia, a stąd stałości parametrów retencji podczas kolejnych rozdzielań kolejnych próbek. Można, więc, stwierdzić pełną przydatność opracowanej i opisanej w tej pracy metodyki NP-HPLC- UV-VIS/DAD, do wykonywania badań śladowych zawartości m-krezolu w reformatach, a także we wsadach na reforming, w zakresie LOD powyżej ok ppm i LOQ powyżej 0.1 ppm. Znaczące zmniejszenie pracochłonności wykonania badań dla serii próbek można by uzyskać po automatyzacji realizacji procedury, tzn. poprzez wykorzystanie automatycznego systemu podawania próbek (zastosowania tzw. "autosamplera") oraz wykorzystania, dodatkowo, automatycznego, sterowanego z komputera, systemu przełączania kierunku przepływu eluentu w kolumnie HPLC. Na rysunku 5 przedstawiono przykład wyników analizy 30-tu próbek procesowych strumieni produktu z procesu reformingu, wykonanych dla przypadku podejrzenia nieszczelności na linii wsad-produkt. Wyniki badań potwierdziły obecność m-krezolu w strumieniu reformatu opuszczającego tzw. separator, gdy krezol był dodawany przez jakiś czas do strumienia wsadu do reaktora reformingu. Jak widać z rys. 5., maksymalne stężenie m-krezolu stwierdzone w strumieniu reformatu opuszczającego separator wynosiło ok. 0.8 ppm, przy średnim stężeniu m-krezolu we wsadzie do reaktora reformingu, ok. 160 ppm. Można na tej podstawie wnioskować, że jeśli podczas "ruchu testowego" osiągnięto rzeczywiście maksymalne stężenie m -krezolu w reformacie i, jeżeli, rzeczywiście ma miejsce całkowita konwersja m-krezolu w reaktorze reformingu, to wartość "przecieku" można oszacowano na poziomie ok. 0,5%. Rys. 5. Wykres przedstawiający wyniki analizy serii próbek reformatu na obecność i zawartość m -krezolu. Fig. 5. Comparison of results for a series of reformate sampl es analyzed to quantify m-cresol. 4. Wnioski końcowe (Conclusions) 1. Wyniki niniejszej pracy potwierdzają możliwość zastosowania wysokosprawnej chromatografii cieczowej w układzie faz normalnych (NP -HPLC-UV-VIS/DAD) w warunkach elucji izokratycznej, do kontroli procesowej przecieków w instalacjach przemysłu rafineryjnego w części dotyczącej produkcji benzyn silnikowych, w przypadku zastosowania m-krezolu (a najprawdopodobniej także innych izomerów krezolu), jako "markera nieszczelności, wykazującego znaczne różnice polarności względem składu strumieni wsadu oraz produktu. 2. Procedura rozdzielcza i analityczna, opracowana w rezultacie badań i opisana w tej pracy, umożliwia wykonanie oznaczenia m-krezolu w reformacie na poziomie LOD = ok ppm i LOQ = 0.1 ppm, a we wsadzie do instalacji reformingu na ok. 2 razy bardziej korzystnych poziomach LOD/LOQ. 3. W przypadku kalibracji należy uwzględnić zastosowanie metodyki dodatku wzorca w badaniach zawartości m-krezolu w reformacie i wyboru maksimum długości fali światła UV dla każdej badanej próbki, a także, na możliwość wystąpienia znaczących różnic wartości współczynnika odpowiedzi dla m -krezolu jako piku nakładającego się na niektóre względnie polarne składniki reformatu względem piku dla wsadu do Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

12 Wykorzystanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej w normalnym układzie 55 instalacji reformingu katalitycznego, gdy nie ma nałożenia piku m-krezolu na składniki wsadu absorbujące światło UV. 4. W przypadku badania zawartości m-krezolu w reformacie, zawierającym w ilościach śladowych także składniki bardziej polarne od m-krezolu - tzw. "żywice", których zawartość w reformacie wzrasta z upływem czasu, jest celowe wykorzystanie techniki przepływu zwrotnego eluentu w kolumnie (EBF podczas każdego kolejnego rozdzielania) - w celu zachowania stałości aktywności sorpcyjnej wypełnienia kolumny i stałych wartości czasu retencji składników badanej mieszaniny, w tym, "markera". Alternatywą jest stosowanie elucji skokowej, np. kilka minut elucji ze 100 % MTBE, w celu wymycia z kolumny śladowych zawartości bardziej polarnych, od m-krezolu składników reformatu, których gromadzenie się w kolumnie NP-HPLC, będzie powodowało systematyczną dezaktywację powierzchni sorpcyjnej. Stosowanie tzw. skoku siły elucyjnej jest, jednak, rozwiązaniem i bardziej kosztownym, i bardziej czasochłonnym od wykorzystywania przepływu zwrotnego eluentu (EBF). Literatura (Literature) 1. UOP 464: Phenol in light aromatic hydrocarbons and cyclohexane by spectrophotometry. 2. R. Kartanowicz, A. Przyjazny, M. Kamiński, Application of high-performance liquid chromatography with ultraviolet diode array detection and refractive index detection to the determination of class composition and the analysis of gasoline, J. Chromatogr. A 1029 (2004) 77; 3. R. Kartanowicz, E. Gilgenast, M. Kamiński, Group-t ype analysis of middle distillates by test method IP- 391/EN-12916/ASTM D 6379 in terms of resolution and selectivity of chromatographic columns, Chemia Analityczna 52 (2007) 265; 4. E. Gilgenast, G. Boczkaj, A. Przyjazny, M. Kamiński, Sample preparation procedure for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in petroleum vacuum residue and bitumen. Anal. Bioanal. Chem., 401 (2011) G. Boczkaj, M. Jaszczołt, A. Przyjazny, M. Kamiński, Application of normal phase high performance liquid chromatography followed by gas chromatography for analytics of diesel fuel additives, Anal. Bioanal. Chem. 405 (2013) M. del Olmoa, C. Diez, A. Molina, I. de Orbe, J.L. Vilchez, Resolution of phenol, o-cresol, m-cresol and p-cresol mixtures by excitation fluorescence using partial least-squares (PLS) multivariate calibration, Anal. Chim. Acta 335 (1996) 23. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

13 CAMERA SEPARATORIA Volume 5, Number 2 / December 2013, Judyta KOSIŃSKA 1, Grzegorz BOCZKAJ 1, Joanna GUDEBSKA 2, Marian KAMIŃSKI 1,* 1 Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, 2 Grupa LOTOS S.A Gdańsk, ul. Elbląska 135, *Autor do korespondencji: markamin@pg.gda.pl Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej (TLC) w identyfikacji przecieków procesowych oraz skażenia środowiska Streszczenie: Podczas eksploatacji instalacji technologicznych może dochodzić do rozszczelnień prowadzących do przecieków, tak, zanieczyszczeń wód procesowych, jak i wzajemnego zanieczyszczania strumieni procesowych. Tego typu zakłócenia mają miejsce przede wszystkim w przypadku wymienników ciepła, gdzie strumienie wsad ów lub wód chłodzących odbierają ciepło od strumieni procesowych. Pojawienie się tam nieszczelności prowadzi do zanieczyszczania strumieni procesowych wodą, lub wód procesowych składnikami strumieni procesowych, albo wzajemnej kontaminacji strumieni procesowych. To najczęściej czyni produkt naftowy nieprzydatny użytkowo, albo znacznie utrudnia, lub uniemożliwia recyrkulację wód procesowych. Następuje konieczność zatrzymania odpowiedniej instalacji, znalezienia miejsca nieszczelności i jej usunięcia. W przypadku złożonej konfiguracji instalacji i krzyżowania się wielu strumieni procesowych ustalenie lokalizacji nieszczelności jest niezwykle trudne. Jednocześnie, w przypadku stwierdzenia nieszczelności, konieczne jest szybkie ustalenie jej miejsca. Zastosowan ie do tego celu znajdują głównie techniki i metodyki analityki technicznej o niskiej czasochłonności i znacznej prostocie wykonania. Najważniejsza jest identyfikacja źródła zanieczyszczenia, a dokładne określenie stężenia ma znaczenie drugorzędne. W pracy zbadano możliwość zastosowania stosunkowo prostej i szybkiej procedury przygotowania próbki, rozdzielania grup składników techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej (TLC), wizualizacji w świetle UV 254 oraz 360 nm i analizy porównawczej cech plamek na płytkach TLC do określenia rodzaju niskolotnego materiału ropopochodnego stanowiącego zanieczyszczenie wód procesowych, lub wyciek z instalacji w rafinerii ropy naftowej. Procedura obejmuje odwadnianie próbek i kilkuetapowe rozwijanie chromatogramów cienkowarstwowych materiału stanowiącego przeciek oraz materiałów podejrzanych o jego istotę, wykonywane raz w kierunku rosnącej oraz po raz drugi - malejącej siły elucyjnej eluentu. Wizualne porównywanie w świetle UV barwy, kształtu, a także wielkości plamek, po dozowaniu i po każdym etapie elucji pozwala na bardzo wysoce prawdopodobną identyfikację źródła przecieku, lub skażenia środowiska. W wyniku badań stwierdzono, że metodyka ta pozwala w praktyce na uzyskanie wysokiego stopnia pewności co do identyfikacji zanieczyszczenia i wskazania materiału porównawczego będącego jego źródłem. Skuteczność metodyki potwierdzono w zastosowaniu do źródła skażenia wód technologicznych w rafinerii ropy naftowej, a także w przypadku skażenia środowiska naturalnego niskolotnymi produktami naftowymi. Opisano sposób wykonania poszczególnych etapów badania oraz warunki, jakie muszą zostać spełnione aby efektywność identyfikacji była jak najwyższa. W konsekwencji, zaproponowana metodyka może być także bardzo przydatna dla id entyfikacji źródła zanieczyszczenia środowiska naturalnego niskolotnymi naftowymi strumieniami, lub produktami naftowymi, tak wód, jak gleb i osadów dennych, szczególnie jeżeli dysponujemy materiałem porównawczym. Słowa kluczowe: chromatografia cienkowarstwowa TLC, niskolotne produkty naftowe, nieszczelności instalacji procesowych, przecieki do wód procesowych, identyfikacja źródła przecieku, skażenie środowiska naturalnego, identyfikacja źródła skażenia. Fingerprint comparison of low-volatile petroleum products by means of Thin Layer Chromatography (TLC) for identification of process leakages and environmental pollution Abstract: During the operation of the process installations an unsealing can occur leading to both contamination of process waters and cross-contamination of process streams. This type of interference can occur mainly in the heat exchangers, where the batch streams or cooling waters streams withdraw the heat from the process streams. The appearance of leakage leads to the contamination: of process streams by water, or process waters by the process streams components, or cross-contamination of process streams. Most often, this causes the total unsuitability of the petroleum product, or greatly hinders process waters recirculation or even makes it impossible. As an effect of the leakage it is necessary to stop the work of given installation, find the place responsible for the leakage and repair it. In the case of complex configuration of installation and the crossing of multiple process streams the determination of the leakage location is extremely difficult. Simultaneously, in the case of leakage presence, a quick repair of its source is needed. For this purpose mainly a low time-consuming techniques and methodologies, favorably characterized also by high simplicity, are used. The most important is to identify the source of contamination, while the precise quantification of the contaminant concentration has minor significance.

14 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej The work relates to the possibility of using a relatively simple and fast procedure for sample preparation, separation of group components by means of thin-layer liquid chromatography (TLC), visualization in UV light at 254 and 360 nm, and a comparative analysis of spots on TLC plates to determine the type of low volatile petroleum material being a component of process water or a leakage from the oil refinery installation. The proposed procedure includes dehydration of samples and development of multi-step elution of the sample from the leakage, as well as, the samples of materials suspected to be a source of this leakage, carried out towards increasing and then decreasing elution strength of the eluent. The comparison of obtained TLC chromatograms in UV light included the comparison of the shape, size, position, and color of spots after placing all spots of tested samples on TLC plates and after each elution step. This leads to very high degree of certainty with reference to identification of the leakage source or environment pollution source. The results of proposed study allowed for drawing the conclusion that the presented methodology allows for obtaining a high degree of certainty with reference to identification of the pollution (leakage) and indication of material being the source of this pollution. The effectiveness of the methodology was confirmed by applying it to identification procedure of the contamination source of process water in oil refinery, as well as, in the case of environmental pollution by low-volatile petroleum products. The paper also includes the exact description of respective procedure s steps and the conditions which have to be fulfilled to achieve the highest possible efficiency of the identification. Consequently, the proposed methodology can also be very useful for identifying the source of environmental pollution both water, soil and sediments pollution (especially if we have comparative material) by low-volatile petroleum streams or petroleum products. Key words: thin-layer chromatography TLC, low volatile petroleum products, identification of pollution source, contamination of natural environment, identification of the source of contamination Wstęp (Introduction) W przypadku uszkodzenia instalacji w rafinerii ropy naftowej powstaje problem identyfikacji zanieczyszczenia, określenia miejsca przecieku albo wycieku naftowych strumieni procesowych do wód chłodzących / do kondensatu technologicznej pary wodnej / do wód powierzchniowych czy innego rodzaju zanieczyszczenia środowiska tymi materiałami / produktami. W celu lokalizacji źródła problemu wskazane jest porównanie właściwości próbki produktu wyciekającego odpowiedzialnego za zanieczyszczenie (w dalszej części tekstu określanego mianem produktu winnego ) z właściwościami próbek porównawczych (zwanych podejrzanymi ). Badaniu podlegać mogą takie parametry fizykochemiczne jak: gęstość, współczynnik załamania światła, lepkość, barwa w standardowej skali barw i inne. Zastosowanie znajdują tu także: spektroskopia IR, UV-VIS, techniki chromatograficzne, tj. chromatografia gazowa (GC), wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) i inne. Jednak często, mimo poważnych wysiłków, identyfikacja źródła wycieku / nieszczelności z zastosowaniem tych technik i metodyk nie prowadzi do jednoznacznych wniosków. Wytypowanie spośród podej rzanych próbek produktów lub strumieni procesowych materiału odpowiedzialnego za zanieczyszczenie nie jest łatwe, ze względu na ogromne bogactwo składu chemicznego, szczególnie, niskolotnych produktów ropopochodnych. Ze względu na niewielkie różnice wartości parametrów fizykochemicznych widm FTIR/UV -VIS czy też chromatogramów GC lub HPLC, jednoznaczna identyfikacja źródła kontaminacji jest niemożliwa. Stosunkowo wysoki stopień pewności identyfikacji prawdziwego źródła wycieku / skażenia może być zwykle osiągnięty po wielu żmudnych badaniach próbki wycieku i próbek podejrzanych. Powyższe odnosi się czasem także do wody mającej kontakt z substancją wyciekającą oraz fazy wodnej po ekstrakcji składników materiałów podejrzanych do wody [1]. W przypadku gdy b ezpośrednie porównanie jest niemożliwe, konieczne jest posiłkowanie się dokumentacją archiwalną. Z doniesień, opisujących wykorzystanie cienkowarstwowej chromatografii cieczowej (TLC) w analityce składu grupowego produktów ropopochodnych [2,3] i innych, wynika, że pomimo swej prostoty, technika TLC posiada duży potencjał aplikacyjny [4,5]. Oprócz rozdzielań prowadzonych dla produktów naftowych, technika TLC, a także mikro-tlc, znajduje zastosowanie w badaniu / kontroli jakości innych materiałów, tj. m.in.: substancji chemicznych pochodzenia roślinnego [6-8] czy innych próbek biologicznych i środowiskowych [9-12], farmaceutyków [13,14], produktów żywnościowych [15,16] i wielu innych. Zaletą jest prostota techniki fingerprintingu, niskie koszty wykonania badania, możliwość zastosowania zarówno uniwersalnej jak i selektywnej detekcji plamek w świetle UV/VIS [17] uniwersalnej dzięki odwróconej detekcji dla składników absorbujących światło UV na drodze redukcji przez plamki luminescencji substancji, którą impregnowano płytkę (tzw. płytki F 254 / F ). Ciekawym rozwiązaniem okazało się też, zastosowanie berberyny (alkaloid izochinolinowy pochodzenia roślinnego) do impregnacji płytek TLC i detekcji frakcji węglowodorów nasyconych, w obecności których ma miejsce intensyfikacja fluorescencji berberyny w świetle UV [18]. Prowadzone w latach ubiegłych prace nad zbadaniem możliwości wykorzystania techniki TLC do celów identyfikacyjnych produktów ropopochodnych wykazały, że zastosowanie w tym celu chromatografii cienkowarstwowej z wykorzystaniem elucji stopniowej, prowadzonej w kierunku rosnącej siły elucyjnej oraz wizualizacja płytek TLC - F 254, po zakończeniu elucji w świetle UV przy 366 i 254 nm, jest zaskakująco skutecznym sposobem identyfikacji. Dowiedziono, że metodyka ta prowadzi do praktycznie jednoznacznych Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

15 58 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński wniosków, bez konieczności stosowania pomocniczo innych technik analitycznych, a wykorzystanie dodatkowych badań miało raczej znaczenie upewniające aniżeli rozstrzygające. Uzyskanie jak najwyższej efektywności identyfikacji przy użyciu jedynie TLC oraz ustalanie ograniczeń w zakresie stosowania tej techniki, a także opracowanie optymalnej procedury identyfikacyjnej było przedmiotem badań tej pracy, której rezultaty powinny zastąpić wcześniej opracowaną procedurę postępowania identyfikacyjnego, uwzględniającą wykonanie wielu oznaczeń, z których część okazała się mało przydatna do identyfikacji (widma FTIR, zawartość pierwiastków takich jak: Ca, Zn, Mg, S, P techniką XRF). Do szczególnych zalet TLC w identyfikacji przecieków, czy kontaminacji środowiska, należy zaliczyć możliwość jednoczesnej analizy wielu próbek "materiałów odniesienia" i "próbek winnych" oraz brak konieczności uprzedniego frakcjonowania niskolotnych frakcji naftowych tj. ich "deasfaltyzac ji" (usunięcia frakcji asfaltenów, które powodowałyb y trwałą modyfikację powierzchni sorpcyjnej wysokosprawnej kolumny HPLC w normalnych układach faz - NP, lub w warunkach GPC/SEC). Sprzężenie techniki TLC z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym (TLC-FID) albo zastosowanie tzw. scanera i oprogramowania określającego intensywność emisji / absorpcji światła przez plamki typowego chromatogramu TLC umożliwia, dodatkowo, dokonanie oznaczenia składu grupowego, bądź zawartości wybranych grup składników w badanych próbkach, na podstawie chromatogramu typowego dla zinstrumentalizowanych technik chromatograficznych [18-23] i może stanowić dane uzupełniające. Przedmiotem badań tej pracy jest, więc udoskonalenie opracowanej wcześniej metodyki szybkiej identyfikacji miejsca wycieku / przecieku ciężkich frakcji lub produktów naftowych w instalacji rafinerii ropy naftowej do wód procesowych [24-26], lub ustalenia źródła skażenia środowiska naturalnego tego rodzaju produktami naftowymi. Przedmiotem badań jest również określenie stopnia przydatności procedury jako narzędzia do identyfikacji przyczyny i miejsca powstawania zanieczyszczeń wód technologicznych produktami ropopochodnymi, a także źródła kontaminacji w przypadku wycieku / skażenia wód powierzchniowych, czy gleby ciężkimi produktami naftowymi. Wzięto pod uwagę procedurę przygotowania próbki (zwłaszcza odwadniania) i wykonania w ten sposób chromatografii cienkowarstwowej, aby można było uzyskiwać jak najwyższy poziom istotności identyfikacji. Zbadano możliwość identyfikacji różnych produktów (frakcje z destylacji próżniowej i produkty ich rafinacji, ciężkie oleje opałowe, oleje smarowe, itp.), wytwarzanych w nowoczesnej rafinerii ropy naftowej. Uwzględniono też zbadanie możliwości rozróżnienia między sobą tych samych produktów / strumieni procesowych, pochodzących z innych szarż produkcyjnych. Opisano sposób zbierania danych oraz wykonania identyfikacji ciężkiego produktu naftowego na podstawie rezultatów obserwacji plamek z kolejnych etapów, tj.: dozowania oraz stopniowego rozwijania chromatogramów z rosnącą / malejąca siłą elucyjną fazy ruchomej. Zwrócono uwagę, że szczególnie dla produktów zawierających polarne asfalteny lub produkty utleniania, jest celowa elucja stopniowa, począwszy od najbardziej polarnego eluentu. 2. Część eksperymentalna (Experimental) Wszystkie stosowane składniki eluentu (n-heksan, toluen, metanol i dichlorometan), produkcji MERCK (Niemcy), charakteryzowały się czystością "analityczną" (czda). Płytki TLC na aluminiowej folii - Aluminiumoxid 60 F 254 neutralny (Typ E), Kieselgur F 254, Kieselgel 60 WF 254 S, 10 x 10 cm, były produkcji MERCK (Niemcy); lampa UV do wizualizacji płytek TLC od Haland (Polska), a komory do TLC od IATRON (Japonia); strzykawki do nanoszenie plamek na płytkę TLC od Hamilton Bonaduz AG (Szwajcaria) Odwadnianie próbek materiałów naftowych: Próbki niskolotnych materiałów naftowych z awaryjnych przecieków / nieszczelności, zawierają często w stanie pierwotnym duże ilości wody procesowej, albo chłodzącej, zemulgowanej z p roduktem naftowym. Takie próbki (ich część organiczną ) najpierw wirowano w dwóch naczyniach po ok 100 ml. Kolejno, ogrzaną do ok. 90 C "fazę organiczną" filtrowano przez "miękki" filtr celulozowy, umieszczony w gorącym lejku szklanym o temperaturze ok. 150 C, w otwartej, rozgrzanej do temperatury ok 150 C, suszarce laboratoryjnej. To zapewniało odparowanie resztek wody już podczas filtracji i jednocześnie, obniżenie lepkości. Ze względów bezpieczeństwa, badano uprzednio orientacyjną wartość temperatury zapłonu każdej próbki fazy organicznej "rzeczywistego przecieku" naftowego, by uniknąć filtrowania w przedstawiony sposób próbek zawierających frakcje lub produkty benzynowe, albo inne o znacznej lotności oraz ewentualnego samozapłonu lub wybuchu! Próbki zawierające mieszaninę składników lotnych i nielotnych były poddawane destylacji, po kilkukrotnym wirowaniu i ewentualnym odwadnianiu za pomocą bezwodnego CaCl 2, w zakresie temperatury do 360 C. Badaniom według opisanej tu procedury poddawano, wówczas, tylko frakcję pozostałości podestylacyjnej. Alternatywną metodyką przygotowania do badań zemulgowanej z wodą próbki przecieku w instalacji rafineryjnej czy wytwórni olejów smarowych albo w sytuacji skażenia wód powierzchniowych czy gleby ciężkimi produktami naftowymi jest: Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

16 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej - w przypadku braku asfaltenów i innych produktów polarnych, nierozpuszczalnych w węglowodorach alifatycznych, roztworzenie węglowodorowej (organicznej) części pobranego materiału w tzw. eterze naftowym lub w benzynie lekkiej, albo w tzw. izomeryzacje, tzn. w rozpuszczalniku rozpuszczającym węglowodorowe składniki próbki i nie rozpuszczającym wody, a po dokonaniu rozdzielenia fazy odparowanie lotnego rozpuszczalnika organicznego w odparowywaczu próżniowym; - w przypadku obecności asfaltenów i innych produktów polarnych nierozpuszczalnych w węglowodorach alifatycznych, zamiast lotnego rozpuszczalnika węglowodorowego, należy zastosować dichlorometan. Jednakże opisana powyżej procedura wirowania i sączenia na gorąco jest znacznie tańsza, szybsza i prostsza Równoległe rozwijanie chromatogramów badanej próbki winnej oraz próbek odniesienia: Wykonano roztwory o stężeniu ok. 6 % (m/m) odwodnionych materiałów w n-heksanie. Plamki nanoszono na dwie płytki TLC w formie punktowej, w objętości 5 µl, a czasem dodatkowo 2 µl przy jednoczesnym nadmuchu ciepłego powietrza o temperaturze poniżej temperatury wrzenia rozpuszczalnika na miejsce nanoszenia plamek. Roztwory odwodnionych próbek zawierających asfalteny, nierozpuszczalne w n-heksanie wykonywano w dichlorometanie. Stosować wówczas można tylko nawiew powietrza o temperaturze ok. 30 C ważne by nie mogło mieć miejsca wrzenie w igle strzykawki! Do rozwijania plamek na pierwszej płytce stosowano fazy ruchome, o kolejno, rosnącej sile elucyjnej: I. heksan na wysokość czoła eluentu ok. 9 cm, II. toluen 5,5 cm, III. roztwór dichlorometan:metanol, 95:5 (v/v) 3,5 cm. Po wyjęciu płytki z każdej z kolejnych komór chromatograficznych następowało suszenie przed następnym etapem elucji. Po każdym etapie (także po naniesieniu plamek ) wykonywano fotografię plamek na powierzchni wysuszonej płytki oświetlonej światłem 254 nm i kolejno 366 nm oraz wizualną ocenę stopnia podobieństwa plamek "materiałów odniesienia" do plamek materiału winnego przecieku / skażenia. W przypadku drugiej płytki stosowano odwrotną kolejność elucji, dokonując rozwijania chromatogramu w kierunku malejącej siły elucyjnej, tzn.: I. roztwór dichlorometan:metanol, 95:5 (v/v) 3,5 cm, II. toluen 5,5 cm, III. heksan 9 cm. Między kolejnymi etapami płytka druga także była suszona oraz wykonywano fotografie. Tak więc, po każdym etapie dozowania i elucji, płytki umieszczane były pod lampą UV, gdzie poddawane były ocenie i porównaniu rozdzielenia, kształtu i barwy plamek, przy dwóch długościach fali (254 nm i 366 nm). Dodatkowo, widok płytek z "wyciekiem" i "próbkami odniesienia", dokumentowano każdorazowo w formie barwnych fotografii. Uzupełniająco, dla próbek w stanie pierwotnym, po odwodnieniu, wykonywano oznaczenia: - zawartości siarki techniką fluorescencji rentgenowskiej (XRF), - lepkości kinematycznej w 100 C przy użyciu wiskozymetru Houillon a, - gęstości w 70 C, - współczynnika załamania światła w 70 C, - widma FTIR w zakresie średniej podczerwieni (MIR-FTIR). Na podstawie porównania identycznych cech pasm / plamek materiału "winnego" z odpowiednimi elementami pasm / plamek na chromatogramach TLC dla materiałów odniesienia, przygotowano tablice wartościowania podobieństwa pasm / plamek na chromatogramach TLC (tabele 1 5). Najpierw, stosując metodę eliminacji, odrzucane były te próbki odniesienia, które na pierwszy rzut oka nie wykazywały wyraźnych podobieństwo z chromatogramem TLC próbki "winnej" (przecieku / skażenia). Po odrzuceniu tych próbek odniesienia, które wyraźnie nie wykazywały podobieństwa do materiału "winnego", typowano materiał odniesienia wykazujący najwięcej, albo wyłącznie cechy wspólne z próbką materiału winnego. Podobieństwo oceniano w ten sposób po każdym etapie rozwijania chromatogramów TLC, rezult aty odpowiednich cech chromatogramu materiału "winnego" umieszczano w tabelach, dokonując oceny "binarnej : "+" pełne podobieństwo określonej cechy na wszystkich chromatogramach TLC dla materiału "winnego" i odniesienia, " - " podobieństwo niepełne, albo brak podobieństwa. Porównanie takie miało miejsce, zarówno dla chromatografów cienkowarstwowych wykonywanych w kierunku rosnącej siły elucyjnej, jak i dla tych, wykonywanych w kierunku malejącej siły elucyjnej oraz dotyczyło, zarówno wizualizacji pod lampą "254nm", jaki pod "366 nm". Najwyższa wartość sumy podobieństw pomiędzy porównywanymi cechami próbek wskazywała na materiał odniesienia odpowiadający w największym stopniu materiałowi "winnemu". W przypadku wątpliwości zwiększano liczbę porównywanych cec h. W rezultacie uzyskiwano jednoznaczną identyfikacją materiału winnego. 59 Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

17 60 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński 3. Wyniki i dyskusja (Results and discussion) Celem badań niniejszej pracy było uzyskanie takiej procedury postępowania, która jednocześnie byłaby prosta i tania w wykonaniu oraz zapewniałaby wysoki poziom istotności identyfikacji niskolotnych produktów naftowych, tak pod względem miejsca ich przecieku w instalacji rafinacji, jak i jednoznacznej charakterystyki materiału naftowego, lub smarnego obecnego w formie wylewu, albo przeci eku w środowisku. Po zapoznaniu się z okolicznościami wycieku zanieczyszczenia ropopochodnego wytypowane zostają materiały / strumienie procesowe podejrzane. Badaniom poddane zostały różne strumienie procesowe oraz produkty rafineryjne, m.in. frakcje z destylacji próżniowej i produkty ich rafinacji, w tym: oleje bazowe, pozostałości atmosferyczne i próżniowe, a także różnego typu oleje opałowe i oleje smarowe. Wyniki uzyskane dla próbek substancji podejrzanych porównywano z wynikami otrzymanymi dla próbki winnej. Wykorzystane do tego celu zostały tabele 1-5. Na podstawie zgromadzonych wyników obserwacji oraz uzyskanych danych, stosując metodę eliminacji, wybierana była ta próbka, która wskazywała na źródło wypływu zanieczyszczenia (próbka najbardziej podobna do tej pochodzącej z wycieku / skażenia). W badaniach wstępnych niniejszej pracy zastosowano różne fazy stacjonarne oraz ruchome. Na bazie otrzymanych wyników do dalszych badań wybrany został żel krzemionkowy 60 F 254. Postępowano zgodnie z procedurą rozwijania chromatogramów opisaną w rozdziale 2. Na rys. 1 7 przedstawiono wyniki kolejnych etapów opisanej procedury. Na rysunku 1 przedstawiono obraz płytek TLC z naniesionymi plamkami TLC przed rozwijaniem. Rysunek 2 przedstawia chromatogram po rozwijaniu heksanem. Badano dwa sposoby rozwijania chromatogramów TLC jeden polegający na elucji z zastosowaniem faz ruchomych o rosnącej sile elucyjnej (rys. 3) i z zastosowaniem odwrotnej kolejności (rys. 4). W każdym przypadku zarejestrowano obraz płytek w warunkach naświetlania promieniowaniem UV o długościach fali λ = 254 nm i λ = 366 nm. Rys.1. Chromatogramy TLC etap po nałożeniu plamek, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 olej bazowy SAE30; BS olej bazowy Brightstock; CON ciężki olej napędowy; OO olej opałowy; PA pozostałość atmosferyczna; PP pozostałość próżniowa; Jet paliwo turboodrzutowych silników lotniczych; LOTOS olej smarowy mineralny LOTOS. Fig. 1. TLC chromatograms after samples spots application, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 base oil SAE30; BS base oil Bright Stock; CON heavy fuel oil; OO heating oil; PA atmospheric residue; PP vacuum residue; Jet aircraft fuel; LOTOS mineral oil LOTOS. Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

18 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej 61 Rys.2. Chromatogramy TLC z rys. 1 po elucji w heksanie, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 olej bazowy SAE30; BS olej bazowy Bright Stock; CON ciężki olej napędowy; OO olej opałowy; PA pozostałość atmosferyczna; PP pozostałość próżniowa; Jet paliwo turboodrzutowych silników lotniczych; LOTOS olej smarowy mineralny LOTOS. Fig. 2. TLC chromatograms from fig. 1 after elution in hexane, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 base oil SAE30; BS base oil Bright Stock; CON heavy fuel oil; OO heating oil; PA atmospheric residue; PP vacuum residue; Jet aircraft fuel; LOTOS mineral oil LOTOS. Rys.3. Chromatogramy TLC z rys. 2 po 3-stopniowej elucji w kierunku rosnącej siły elucyjnej eluentu, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 olej bazowy SAE30; BS olej bazowy Bright Stock; CON ciężki olej napędowy; OO olej opałowy; PA pozostałość atmosferyczna; PP pozostałość próżniowa; Jet paliwo turboodrzutowych silników lotniczych; LOTOS olej smarowy mineralny LOTOS. Fig. 3. TLC chromatograms from fig. 2 after 3-step elution carried out towards increasing elution strength, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 base oil SAE30; BS base oil Bright Stock; CON heavy fuel oil; OO heating oil; PA atmospheric residue; PP vacuum residue; Jet aircraft fuel; LOTOS mineral oil LOTOS. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

19 62 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński Rys.4. Chromatogramy TLC z rys. 3 po 3-stopniowej elucji w kierunku malejącej siły elucyjnej eluentu, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 olej bazowy SAE30; BS olej bazowy Bright Stock; CON ciężki olej napędowy; OO olej opałowy; PA pozostałość atmosferyczna; PP pozostałość próżniowa; Jet paliwo turboodrzutowych silników lotniczych; LOTOS olej smarowy mineralny LOTOS. Fig. 4. TLC chromatograms from fig. 3 after 3-step elution carried out towards decreasing elution strength, a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; SAE30 base oil SAE30; BS base oil BrightStock; CON heavy fuel oil; OO heating oil; PA atmospheric residue; PP vacuum residue; Jet aircraft fuel; LOTOS mineral oil LOTOS. Rys.5. Chromatogramy TLC po lewej (a, b): rosnąca siła elucyjna, etap I, eluent heksan: a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; po prawej (c, d): malejąca siła elucyjna, etap I, eluent dichlorometan: metanol (95:5 v/v): c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 frakcja B; 2 frakcja B z przecieku; 3 deparafinat z instalacji ekstrakcji furfuralem; 4 wsad do instalacji ekstrakcji furfuralem; 5 ekstrakt z frakcji A; 6 ekstrakt z frakcji C; 7 olej bazowy SAE10; 8 olej bazowy SAE30; 9 olej bazowy BrightStock; 10 pozostałość atmosferyczna; 11 pozostałość próżniowa. Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

20 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej Fig. 5. TLC chromatograms on the left (a, b): increasing elution strength, step I, eluent hexane: a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; on the right (c, d): decreasing elution strength, step I, eluent dichloromethane: methanol (95:5 v/v): c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 fraction B; 2 fraction B from the leakage; 3 deparafinate from furfural extraction installation; 4 feed from furfural extraction installation ; 5 extract from fraction A ; 6 extract from fraction C ; 7 base oil SAE10; 8 base oil SAE30; 9 base oil Bright Stock; 10 atmospheric residue; 11 vacuum residue. 63 Rys.6. Chromatogramy TLC z rys. 5 po lewej (a, b): rosnąca siła elucyjna, etap II, eluent toluen: a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; po prawej (c, d): malejąca siła elucyjna, etap II, eluent toluen: c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 frakcja B; 2 frakcja B z przecieku; 3 deparafinat z instalacji do prowadzenia ekstrakcji furfuralem; 4 wsad do instalacji do prowadzenia ekstrakcji furfuralem; 5 ekstrakt z frakcji A; 6 ekstrakt z frakcji C; 7 olej bazowy SAE10; 8 olej bazowy SAE30; 9 olej bazowy Bright Stock; 10 pozostałość atmosferyczna; 11 pozostałość próżniowa. Fig. 6. TLC chromatograms from fig. 5 on the left (a, b): increasing elution strength, step II, eluent toluene: a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; on the right (c, d): decreasing elution strength, step II, eluent toluene: c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 fraction B; 2 fraction B from the leakage; 3 deparafinate from furfural extraction installation; 4 feed to furfural extraction installation; 5 extract from fraction A ; 6 extract from fraction C ; 7 base oil SAE10; 8 base oil SAE30; 9 base oil BrightStock; 10 atmospheric residue; 11 vacuum residue. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

21 64 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński Rys.7. Chromatogramy TLC z rys.6 po lewej (a, b): rosnąca siła elucyjna, etap III, eluent dichlorometan: metanol (95:5 v/v): a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; po prawej (c, d): malejąca siła elucyjna, etap III, eluent heksan: c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 frakcja B; 2 frakcja B z przecieku; 3 deparafinat z instalacji do prowadzenia ekstrakcji furfuralem; 4 wsad do instalacji do prowadzenia ekstrakcji furfuralem; 5 ekstrakt z frakcji A; 6 ekstrakt z frakcji C; 7 olej bazowy SAE10; 8 olej bazowy SAE30; 9 olej bazowy BrightStock; 10 pozostałość atmosferyczna; 11 pozostałość próżniowa. Fig. 7. TLC chromatograms from fig. 6 on the left (a, b): increasing elution strength, step III, eluent dichloromethane: methanol (95:5 v/v): a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; on the right (c, d): decreasing elution strength, step III, eluent hexane: c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 fraction B; 2 fraction B from the leakage; 3 deparafinate from furfural extraction installation; 4 feed to furfural extraction installation ; 5 extract from fraction A ; 6 extract from fraction C ; 7 base oil SAE10; 8 base oil SAE30; 9 base oil Bright Stock; 10 atmospheric residue; 11 vacuum residue. Tabela 1. Porównanie cech chromatogramów TLC z rys. 5 7 dla próbek substancji podejrzanych oraz substancji odpowiedzialnej za wyciek. Table 1. Comparison of TLC chromatograms from fig. 5 7 of expected substances and substance responsible for the leakage. CHRMOATOGRAM TLC: frakcja B z przecieku (TLC CHROMATOGRAM : fraction B from the leakage ) Rosnąca siła elucyjna (Increasing elution strength) Malejąca siła elucyjna (Decreasing elution strength) Σ(+) 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm Start (Start) Heksan 9 cm (Hexane 9 cm) Toluen 5,5 cm (Toluene 5.5 cm) DCM : MeOH 95 : 5 3,5 cm Σ(+)=12 (+) obraz plamek identyczny jak dla chromatogramu próbki G; (+) (16 15) ***, (+) (14 11) **, (+) (10 8) *. (+) identical image of spot as on the tested sample G chromatogram; (+) (16 15) ***, (+) (14 11) **, (+) (10 8) *. Poniżej przedstawiono zastosowanie opracowanej procedury identyfikacyjnej dla jednej z próbek pochodzącej z przecieku procesowego (oznaczonej jako próbka G), dla której, jako produkty podejrzane wytypowano: frakcję z destylacji atmosferycznej o nazwie lekki olej napędowy (LON) i jeden z olejów bazowych (SAE 10). Na tym samym chromatogramie TLC zamieszczono także wyniki badania wycieku jednego z m orskich olejów żeglugowych (materiał "winny" oznaczony, jako "M", który porównywano z Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

22 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej dwoma morskimi olejami smarowymi, o nazwach "Marinol 750" i "Marinol 3030". Wyniki postępowania w/g opisanej tu procedury identyfikacyjnej techniką TLC zostały zamieszczone na fotografiach rys. 8 oraz zebrane w tabelach 2 5. Wykonanie chromatogramów TLC pozwoliło, zarówno na szybką eliminację wielu substancji podejrzanych jak i na wskazanie substancji wysoce podobnych do próbki G oraz osobno, do próbki M. W przypadku procedury identyfikacyjnej przeprowadzonej dla próbki G "winny" był lekki olej napędowy (substancja nr 2 na rys. 8), natomiast dla próbki M był to jeden z olejów morskich Marinol 750 (substancja nr 6 na rys.8). 65 Rys.8. Chromatogramy TLC po 3-stopniowej elucji po lewej (a, b): rosnąca siła elucyjna: a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; po prawej (c, d): malejąca siła elucyjna: c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 lekki olej napędowy (LON); G próbka G z przecieku; 2 SAE 10; 3 Marinol 3030; 4 Marinol 630; 5 Olej mineralny z GLSA; M próbka M; 6 Marinol 750. Fig. 8. TLC chromatograms after 3-step elution on the left (a, b): increasing elution strength: a) λ = 254 nm, b) λ = 366 nm; on the right (c, d): decreasing elution strength: c) λ = 254 nm, d) λ = 366 nm. 1 light fuel oil (LON); G sample form the leakage; 2 SAE 10; 3 Marinol 3030; 4 Marinol 630; 5 Mineral Oil from GLSA; M sample M; 6 Marinol 750. Dla wszystkich próbek związanych z przeciekiem procesowym (winna próbka "G"), a także dla próbek związanych ze skażeniem morskim olejem smarowym ("M"), określone zostały, dodatkowo: zawartość siarki, gęstość, lepkość i współczynnik załamania światła. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

23 66 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński Tabela 2. Table 2. Porównanie zawartości siarki, gęstości, lepkości, współczynnika załamania i zgodności chromatogramów TLC dla próbek substancji podejrzanych oraz substancji "G" odpowiedzialnej za przeciek procesowy ("winnej"). Comparison of sulfur content, density, viscosity, refraction index and conformity of TLC chromatograms for samples of expected substances and substance G responsible for the leakage. Próbka (Sample) Zawartość S [% wt] (S content [% wt) Gęstość w 15 C (Density at 100 C) Lepkość w 100 C (Vicosity at 100 C) Współczynnik załamania św iatła w 20 C (Refractive index at 20 C) Podobieństw a w chromatogramach TLC (Similarities of the TLC chromatograms) Próbka G (Sample G) LON *** SAE ** Tabela 3. Table 3. Porównanie chromatogramów TLC z rys. 8 9 dla próbek substancji podejrzanych oraz substancji odpowiedzialnej za wyciek. Comparison of TLC chromatograms from fig. 8 9 of expected substances and substance G responsible for the leakage. CHRMOATOGRAM TLC: SA E 10 (TLC CHROMATOGRAM : SAE 10) CHRMOATOGRAM TLC: LON (TLC CHROMATOGRAM : LON) Rosnąca siła elucyjna (Increasing elution strength) Malejąca siła elucyjna (Decreasing elution strength) Σ(+) Rosnąca siła elucyjna (Increasing elution strength) Malejąca siła elucyjna (Decreasing elution strength) Σ(+) 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm Start (Start) Heksan 9 cm (Hexane 9 cm) Toluen 5,5 cm (Toluene 5.5 cm) DCM : MeOH 95 : 5 3,5 cm Σ(+)=11 Σ(+)=14 (+) obraz plamek identyczny jak dla chromatogramu próbki G; W zależności od liczby (+) przypisywano odpowiednią liczbę gwiazdek i tak (+) (16 15) ***, (+) (14 11) **, (+) (10 8) *. (+) identical image of spot as on the tested sample G chromatogram; (+) (16 15) ***, (+) (14 11) **, (+) (10 8) *. Tabela 4. Table 4. Porównanie zawartości siarki, gęstości, lepkości, współczynnika załamania i zgodności chromatogramów TLC dla próbek substancji podejrzanych oraz substancji M odpowiedzialnej za wyciek ("winnej"). Comparison of sulfur content, density, viscosity, refraction index and conformity of TLC chromatograms for samples of expected substances and substance M responsible for the leakage. Próbka (Sample) Zawartość S [% wt] (S content [% wt) Gęstość w 15 C Lepkość w 100 C (Density at 100 C) (Vicosity at 100 C) Współczynnik załamania św iatła w 20 C(Refractive index at 20 C) Podobieństw a w chromatogramach TLC (Similarities of the TLC chromatograms) Próbka M (Sample M) Marinol *** Marinol ** Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

24 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej 67 Tabela 5. Table 5. Porównanie chromatogramów TLC z rys. 8 9 dla próbek substancji podejrzanych oraz substancji M odpowiedzialnej za wyciek. Comparison of TLC chromatograms from fig. 8 9 of expected substances and substance M responsible for the leakage. CHRMOATOGRAM TLC: Marinol 750 (TLC CHROMATOGRAM : Marinol 750) CHRMOATOGRAM TLC: Marinol 3030 (TLC CHROMATOGRAM : Marinol 3030 ) Rosnąca siła elucyjna (Increasing elution strength) Malejąca siła elucyjna (Decreasing elution strength) Σ(+) Rosnąca siła elucyjna (Increasing elution strength) Malejąca siła elucyjna (Decreasing elution strength) Σ(+) 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm 366 nm 254 nm Start (Start) Heksan 9 cm (Hexane 9 cm) Toluen 5,5 cm (Toluene 5.5 cm) DCM MeOH ,5 cm Σ(+)=15 Σ(+)=10 (+) obraz plamek identyczny jak dla chromatogramu próbki M;(+) (16 15) ***, (+) (14 11) **, (+) (10 8) *. (+) identical image of spot as on the tested sample M chromatogram; (+) (16 15) ***, (+) (14 11) **, (+) (10 8) *. Wysokowrzące frakcje i produkty naftowe każdego rodzaju zawierają ogromną liczbę związków chemicznych, co uniemożliwia albo bardzo utrudnia określenie zawartości jakiegokolwiek określonego związku chemicznego. Dotyczy to także olejów smarowych złożonych z tzw. bazy olejowej - naftowej, półsyntetycznej lub syntetycznej i z syntetycznych dodatków uszlachetniających, które też są mieszaninami wielu składników. W praktyce możliwe jest określenie jedynie składu grupowego. Na podstawie obrazów płytek TLC widocznych na rysunkach 1 4, 5 7, a także 8 widać, że po każdym kolejnym etapie procedury postępowania identyfikacyjnego z zastosowaniem techniki TLC, otrzymuje się kolejne, coraz bardziej pełne i jednoznaczne informacje określające cechy badanego materiału winnego i odniesienia pod względem składu grupowego i ewentualnych dodatków uszlachetniających w ostatnim przypadku dla olejów smarowych. W przypadku oświetlania płytek TLC lampą 254 nm jest to spowodowane absorpcja światłą przez zdecydowaną większość składników zawierających struktury aromatyczne (Σ A + R + Asph), a więc wszystkich, oprócz nielotnych niepodstawionych aromatycznie węglowodorów alifatycznych (P) i alicyklicznych (N), ewentualnie olefinowych (O) (jeśli występują) i obecnością plamek składnik ów nie absorbujących światła lampy 254 nm i nie wykazujących fluorescencji pod wpływem światła tej niskociśnieniowej lampy rtęciowej, a także fluorescencją innych związków chemicznych w zakresie światła widzialnego, szczególnie posiadających w cząsteczce heterocykliczne struktury aromatyczne, mającą miejsce pod wpływem lampy rys. 1a do 4a i 5 do 7 oraz 8 a, 8 c. Oprócz ok. 95% energii emitowanej o długości fali λ=254 nm, lampa 254 emituje także wiele innych pasm światła UV. W przypadku płytek oświetlanych światłem lampy 366 nm fotografie na rys. 1b do 4b; 5 b, c do 7 b, d oraz 8 b, d; widoczna jest wyłącznie różnobarwna fluorescencja w zakresie światła widzialnego, wywołana pod wpływem światła średnio ciśnieniowej lampy rtęciowej emitującej głównie ś wiatło o długości fali 366nm. Każda plamka widoczna na poszczególnych chromatogramach TLC oświetlanych lampą 254nm i 366nm odpowiada albo nałożeniu kilku grup związków chemicznych, albo w części, poszczególnym w/w grupom, kolejno: A 1, A 2, A 3, A + 3, R, Asph, jeśli chodzi o produkty naftowe bez dodatków uszlachetniających. Należy zwrócić uwagę, że powierzchnie płytek TLC po rozdzielaniu ciężkich produktów naftowych, oświetlane nawet bardzo jasnym światłem widzialnym, nie zawierają widocznych plamek związkó w chemicznych z grup A 1, A 2, A 3, A + 3, a tylko słabo widoczne żółte lub brązowe plamki tzw. żywic (R), tzn. heterocyklicznych związków chemicznych posiadających w strukturze molekularnej atomy S, N, lub O, a także takie metale, z reguły w strukturach porfirynowych, jak Ni i Fe. Zawsze w świetle widzialnym widoczne są, w postaci brązowych plamek, asfalteny (Asph), jeśli nie występują w badanym materiale w zawartości śladowej. W jasnym świetle widzialnym przy umiejętnym sposobie obserwacji płytki TLC pod kąt em ok. 45 Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

25 68 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński do jej powierzchni, widoczne są też plamki węglowodorów alifatycznych (P) i naftenów (N) obecnych w nieśladowych zawartościach na płytkach TLC Si60 F 254nm w postaci białego zmatowienia. Jak wspomniano we wprowadzeniu, barwa tych grup związków chemicznych może być wywołana berberyną [18]. Jeśli materiał badany jest olejem smarowym, zawierającym stosunkowo wysoko molekularne, średnio polarne dodatki uszlachetniające, które często wykazują fluorescencję, to powstają dodatkowe plamki, często nietypowe dla naturalnych ciężkich produktów naftowych, w zakresie elucji grup A + 3 / R rys. 8, co dość łatwo pozwala odróżnić próbki naturalnych produktów naftowych od olejów smarowych. W konsekwencji n-heksan eluuje i w części rozdziela grupy P/ N/ O/ A 1 / A 2 / A 3, które wykazują rosnącą retencję, a polarne grupy R i Asph, a także zdecydowana większość dodatków uszlachetniających olejów smarowych pozostaje na płytce na starcie. W etapie elucji toluenem grupy P/ N/ O/ A 1 i większość grupy A 2 + są eluowane praktycznie prawie z czołem eluentu, natomiast, pozostała część grupy A 2 i grupa A 3 są eluowane niżej, podlegając w niewielkim stopniu retencji. Rozdzielaniu grupowemu podlega część składników grupy tzw. żywic (R), a także większość dodatków uszlachetniających olejów smarowych. W etapie elucji mieszaniną dichlorometan:metanol 95:5 v/v elucji praktycznie z czołem eluentu podlegają składniki, które były eluowane z retencją przez toluen, a elucji z retencją podlegają najbardziej polarne składniki grupy żywic (R), najbardziej polarne dodatki uszlachetniające olejów smarowych, a także nieznacznej elucji niektóre najmniej polarne składniki asfaltenów. Natomiast, zdecydowana większość składników grupy asfaltenów pozostaje na starcie w postaci ciemnobrązowej, fluoryzującej czerwono w świetle lampy 366 nm grupy asfaltenów oraz niektóre najbardziej polarne składniki, będące produktami utleniania grupy R lub / i dodatków uszlachetniających olejów smarowych. Powyższy opis dotyczy ściśle elucji realizowanej z malejącą siłą elucyjna eluentu najpierw elucja mieszaniną dichlorometan:metanol 95:5 v/v, potem toluenem, na końcu n-heksanem. Wówczas w pierwszym etapie elucji praktycznie wszystkie składniki próbki są rozpuszczalne w eluencie. Natomiast, gdy elucja jest wykonywana stopniowo w kierunku rosnącej siły elucyjnej eluentu, obraz rozdzielania jest z reguły dość znacznie różny od elucji z malejącą siłą elucyjna eluentu. Jest to spowodowane brakiem rozpuszczalności grupy asfaltenów (Asph), a także tylko częściową rozpuszczalnością składnik ów grupy żywic (R) i niektórych dodatków uszlachetniających w n - heksanie. Powoduje to tylko częściową elucję składników grupy P/ N/ O/ A 1, A 2, A + 3 w pierwszym etapie rozdzielania. Następnie, podczas etapu elucji toluenem, w którym są rozpuszczalne wszystkie składniki badanych próbek, ma miejsce elucja praktycznie z czołem eluentu pozostałych na starcie składników grupy P/ N/ O/ A 1, A 2. W przypadku, gdyby w badanej próbce znajdowały się składniki nierozpuszczalne w toluenie, podobny efekt miałby miejsce w trzecim etapie elucji mieszaniną dichlorometan : metanol 95:5 v/ v. W praktyce tego nie zaobserwowano, jednakże, obrazy plamek materiałów zawierających asfalteny, żywice i / lub względnie polarne dodatki uszlachetniające do olejów po trzecim etapie elucji z rosnąca siłą elucyjną eluentu są różne i specyficzne dla różnych badanych materiałów naftowych (rys. 1 8). W konsekwencji istnienia i wykorzystania opisanych zjawisk, stosując rozwijanie stopniowe w kierunku rosnącej i malejącej siły elucyjnej, otrzymuje się zróżnicowane obrazy chromatogramów TLC, różne i charakterystyczne dla różnych niskolotnych produktów naftowych, których cechy charakterystyczne po zestawieniu w tabelach wartościowania podobieństwa cech pasm / plamek na chromatogramach TLC umożliwiają jednoznaczną identyfikację materiału winnego w postaci przyporządkowania mu materiału odniesienia, tak na bazie bezpośrednie obserwacji chech chromatogramów pod lampą "254 nm" i "366 nm", jak na podstawie cech pasm / plamek na odpowiednich fotografiach cyfrowych. 4. Wnioski końcowe (Conclusions) Wśród materiałów poddanych badaniom identyfikacyjnym znajdowały się frakcje z destylacji próżniowej i strumienie ich rafinacji, destylaty próżniowe, pozostałości atmosferyczne i próżniowe, różnego typu oleje opałowe, finalne produkty naftowe w postaci olejów bazowych, smarowych, olejów napędowych, paliwa lotniczego i inne. Uwzględniono też różne szarże produkcyjne wyżej wymienionych wyrobów. Problem pojawiania się przecieków niskolotnych frakcji i produktów naftowych do wody chłodzącej lub kondensatu pary technologicznej w instalacjach procesowych rafinerii ropy naftowej, a także zdarzające się okresowo skażenia środowiska, tzn. wód powierzchniowych czy gleb tego rodzaju produktami naftowymi, wymaga dysponowania narzędziem zapewniającym możliwie szybką i łatwą identyfikację m iejsca powstania nieszczelności w instalacji procesowej lub źródła skażenia środowiska. Badania niniejszej pracy wykazały, że tzw. fingerprinting ( odcisk palca ) niskolotnych frakcji, ich produktów o różnym stopniu rafinacji, czy nielotnych finalnych produktów naftowych, w tym olejów smarowych, spełnia te wymagania i może stanowić bardzo efektywne narzędzie identyfikacyjne, szczególnie wówczas, gdy zawczasu zostanie przygotowana odpowiednia dokumentacja fotograficzna. Metodyka identyfikacji źródła wycieku zanieczyszczenia wód procesowych niskolotnymi produktami naftowymi przy użyciu chromatografii cienkowarstwowej, zaproponowana w niniejszym artykule, okazała się bardzo skuteczna, pozwalając na uzyskanie jednoznacznej kwalifikacji materiału podejrzanego i stwierdzenia jego identyczności z materiałem winnym przecieku / rozlewu. Wykorzystanie innych metod Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

26 Fingerprinting niskolotnych frakcji i produktów naftowych techniką cienkowarstwowej chromatografii cieczowej badań, tzn., porównanie: gęstości, współczynnika załamania światła, lepkości, widm FTIR, widm UV -VIS, chromatogramów destylacji symulowanej, chromatogram ów HPLC w układzie faz normalnych, prowadziło do uzyskania potwierdzenia identyfikacji, ale z reguły nie było to konieczne i wystarczyło ograniczyć się do wykonania procedury TLC zaproponowanej w tej pracy. Porównanie podobieństw pasm / plamek na chromatogramach TLC, albo na fotografiach cyfrowych, powinno mieć miejsce po każdym etapie rozwijania plamek, zarówno dla chromatografów cienkowarstwowych wykonywanych w kierunku rosnącej siły elucyjnej, jak i dla tych wykonywanych w kierunku malejącej siły elucyjnej oraz pod lampą "254nm" i 366nm", jednak porównywanie tych cech po trzecim etapie rozwijania chromatogramów w/g opisanej tu ;procedury elucji stopniowej, prowadzi do najbardziej jednoznacznych rezultów. Procedura analityczna składa się z następujących etapów: Odwodnienia, korzystnie według tu zaproponowanej procedury i roztworzenia próbki przecieku w lotnym rozpuszczalniku organicznym, np. w n-pentanie, n-heksanie lub dichlorometanie oraz usunięcia ewentualnego materiału mineralnego i / lub humusowego na drodze wirowania lub filtracji; Wykonania kilkustopniowego rozdzielania próbki materiału winnego, korzystnie, obok próbek materiałów podejrzanych, techniką TLC na płytce Si60 F 254 o długości warstwy 7 10 cm, dwukrotnie, tj: w kierunku rosnącej oraz malejącej siły elucyjnej z zastosowaniem n-heksanu na wysokość ok cm (korzystnie 9 cm), toluenu na wysokość, odpowiednio ok. 4 6 cm (korzystnie 5,5 cm) oraz mieszaniny dichlorometan:metanol 95:5 v/v na wysokość 2,5 3,5 cm (korzystnie 3,5 cm); Udokumentowania rezultatów rozdzielania techniką fotografii cyfrowej w warunkach wizualizacji, oddzielnie, pod lampą 254 nm i 366 nm ; Dokonania porównawczej analizy uzyskanych pasm / plamek na powierzchni wysuszonych płytek, korzystnie, po każdym z etapów, tzn. po dozowaniu i po każdym z kolejnych etapów rozwijania chromatogramu TLC, oddzielnie pod lampą 254 nm i 366 nm. Uwaga! Podczas obserwacji pasm / plamek pod lampą UV należy bezwzględnie stosować okulary ochronne z filtrem światła UV! Analiza pasm / plamek na płytkach TLC powinna obejmować ich kształt, a szczególnie barwę i rozkład barwy światła fluorescencji. Celowe jest przygotowanie tablic wartościowania podobieństwa pasm / plamek na chromatogramach TLC w sposób zaproponowany w niniejszej pracy. W przypadku posiadania archiwalnej dokumentacji fotograficznej, wystarczające może okazać się wykonanie chromatogramu TLC tylko dla próbki winnej i porównanie rezultatów z wyglądem pasm / plamek na fotografiach archiwalnych. Przygotowanie fotograficznej dokumentacji archiwalnej dla materiałów stanowiących potencjalne źródło skażenia / przecieku procesowego jest stosunkowo pracochłonne. Jednakże, wydaje się celowe, szczególnie dla tych strumieni procesowych, gdzie prawdopodobieństwo przecieku / powstania nieszczelności instalacji procesowej jest względnie wysokie. Korzystne mogłoby być też dysponowanie tego rodzaju dokumentacją fotograficzną dla silnikowych i innych powszechnie używanych olejów smarowych, w celu łatwego i szybkiego wyjaśnienia jakiego rodzaju olej smarowy, bądź inny niskolotny produkt naftowy jest źródłem skażenia środowiska, gdy takie nastąpi. Znaczenie uzupełniające i potwierdzające ma oznaczenie gęstości i współczynnika załamania światła w temp. 70 C niskolotnego materiału naftowego stanowiącego skażenie środowiska / przeciek. Podziękowania Dziękujemy Grupa LOTOS SA za pomoc i współpracę w procesie przygotowania niniejszej pracy! Literatura (Literature) 1. Norma IP 314/74, IP standard 314/74 (1988). 2. Y. W. Wang, T. F. Yen, Rapid separation and characterization of fuels by Thin Layer Chromatography, J. Planar Chromatogr., 3 (1990) Vreven F., Neue Perspektiven in der chemischen Analytik von Bindemitteln wie Bitumen und Teer, New perspectives in the chemical analytics of binders such as bitumen and tar, Asphalt, 1 (1994). 4. K. Dunn, G.V. Chilingarian, H. Lian, Y.Y. Wang, T.F.Yen, Chapter 11 Analysis of Asphalt and Its Components by Thin-Layer Chromatography, Develop. in Petroleum Sci., 40, part B (2000) S. Chattopadhyay, S. Das, R. Sen, Rapid and precise estimation of biodiesel by high performance thin layer chromatography, Appl. Energ. 88 (2011) S. Agatonovic-Kustrin, Ch. M. Loescher, Qualitative and quantitative high performance thin layer chromatography analysis of Calendula officinalis using high resolution plate imaging and artificial neural network data modeling, Anal. Chim. Acta 798 (2013) M. A. Hawrył, M. Waksmundzka-Hajnos, Two-dimensional thin-layer chromatography of selected Polygonum sp. extracts on polar-bonded stationary phases, J. Chromatogr. A 1218 (2011) Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

27 70 J. Kosińska, G. Boczkaj, J. Gudebska, M. Kamiński 8. M. Jaszczołt, G. Boczkaj, A. Lewandowski, A. Skrzypczak, A. Królicka, M. Kamiński, Badania nad doborem najkorzystniejszego składu eluentu do rozdzielania metabolitów wtórnych z grupy naftochinonów i flawonoidów z zastosowaniem chromatografii planarnej w normalnym i odwróconym układzie faz, A research on the composition of the eluent for separation of plant metabolites b y reverse phase planar chromatography, Cam. Sep. 3 (1) (2011) H. A. Khan, I. A. Arif, J. B. Williams, A. M. Champagne, M. Shobrak, Skin lipids from Saudi Arabian birds, Saudi J. of Biol. Sci. (2013), M. J. Baran, P. K. Zarzycki, Szybka metoda frakcjonowania lipidów i substancji niepolarnych w piórach ptaków z wykorzystaniem termostatowanej mikrochromatografii planarnej (micro -TLC), Fast method for fractionation of lipids and related non-polar substances from birds feathers using thermostated micro- TLC, Cam. Sep. 3 (1) (2011) P. K. Zarzycki, M. M. Ślączka, E. Włodarczyk, M. J. Baran, Micro-TLC Approach for Fast Screening of Environmental Samples Derived from Surface and Sewage Wat ers, Chromatographia 76 (2013) P. K. Zarzycki, M. M. Ślączka, M. B. Zarzycka, M. A. Bartoszuk, E. Włodarczyk, M. J. Baran, Temperature-controlled micro-tlc: A versatile green chemistry and fast analytical tool for separation and preliminary screening of steroids fraction from biological and environmental samples, J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 127 (2011) M. Jeleń, B. Morak-Młodawska, K. Pluta, Thin-layer chromatographic detection of ne w azaphenothiazines, J. Pharm. Biomed. Anal. 55 (2011) D. D. Joshi, Herbal Drugs and Fingerprints, 2012 Evidence Based Herbal Drugs, Springer India 2012, A. Puscas, A. Hosu, C. Cimpoiu, Application of a newly developed and validated high -performance thin-layer chromatographic method to control honey adulteration, J. Chromatogr. A 1272 (2013) M. Kucharska, J. Grabka, A review of chromatographic methods for determination of synthetic food dyes, Talanta 80 (2010) A. A. Herod and M.-J. Lazaro, Thin-Layer (Planar) Chromatography, Encyclopedia of Separation Science. 18. V. L. Bebolla, L. Membrado, M. P. Domingo, P. Henrion, R. Garriga, P. González, F. P. Cossío, A. Arrieta, J. Vela, Quantitative Applications of Fluorescence and Ultraviolet Scanning Densitometry for Compositional Analysis of Petroleum Products in Thin -Layer Chromatography, J. Chromatogr. Sci., 37 (1999) S. J. Pollardt, S. E. Hrudey, Hydrocarbon Wastes at Petroleum- and Creosote-Contaminated Sites: Rapid Characterization of Component Classes by Thin -Layer Chromatography with Flame Ionization Detection, Environ. Sci. Technol., 26 (1992) B.-J. Yang, L. Zheng, X.-T. Han, M.-G. Zheng, Development of TLC FID technique for rapid screening of the chemical composition of microalgae diesel and biodiesel blends, Fuel 111 (2013) M. Kamiński, J. Gudebska, T. Górecki, R. Kartanowicz, Optimized conditions for hydrocarbon group type analysis of base oils by thin-layer chromatography flame ionisation detection, J. Chromatogr. A 991 (2003) E. Alsbou, R. Helleur, Whole sample analysis of bio-oils and thermal cracking fractions by Py-GC/MS and TLC FID, J. Anal. Appl. Pyrolysis 101 (2013) S. Wang, G. Guo, Z. Yan, G. Lu, Q. Wang, F. Li, The development of a method for the qualitative and quantitative determination of petroleum hydrocarbon components using thin-layer chromatography with flame ionization detection, J. Chromatogr. A 1217 (2010) Kamiński M., Gudebska J., Materiały V Polskiej Konferencji Chemii Analitycznej, Materials from V th Polish Conference on Analytical Chemistry, Gdańsk (1995) Gaca J., Analiza stosowanych metod oznaczania produktów naftowych w gruncie i wodach gruntowych, Review of methods used for the determination of oil products in the soil and in the groundwater, Kielce, Amelówka, (1997) Gudebska J., Kamiński M., The method of identification of low-volatile petroleum products utilizing thinlayer chromatography, Chem. Anal. (Warsaw), 43 (1998) Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

28 CAMERA SEPARATORIA Volume 5, Number 2 / December 2013, Grzegorz BOCZKAJ 1,*, Patrycja MAKOŚ 1 1 Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, *Autor do korespondencji: grzegorz.boczkaj@gmail.com Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania związków tlenoorganicznych porównanie selektywności faz stacjonarnych o różnej polarności Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki badań rozdzielenia 36 związków z grupy Lotnych Związków Tlenoorganicznych (LZT) z wykorzystaniem kapilarnej chromatografii gazowej z detektorem płomieniowo -jonizacyjnym (GC-FID) oraz trzech faz stacjonarnych o zróżnicowanej polarności. W pracy zbadano selektywność rozdzielania względem poszczególnych LZT oraz n-alkanów. Najbardziej przydatna do rozdzielania związków z grupy LZT okazała się polarna faza stacjonarna w postaci cieczy jonowej (SLB-IL 111) oraz średnio polarna DB-624. Słowa kluczowe: fazy stacjonarne, ciecze jonowe, Lotne Związki Tlenoorganiczne, LZT, chromatografia gazowa, GC-FID, Separation of Volatile Oxygen-containing Organic Compounds by Gas Chromatography selectivity comparison of different polarity stationary phases Abstract: This paper present a results of the separation of 36 reference compounds belonging to the group of Volatile Oxygen-Containing Organic Compounds (OVOCs) using capillary gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) and three stationary phases of different polarity. A selectivity has been studied regarding to OVOCs and n - alkanes. The most useful for the separation of the group OVOCs is a polar ionic liquid stationary phase (SLB -IL 111) and the mid-polar column DB-624. Key words: stationary phases, ionic liquids (ILs), Volatile Oxygen-Containing Organic Compounds, OVOCs, gas chromatography, GC-FID,

29 72 G. Boczkaj, P. Makoś 1. Wstęp (Introduction) Lotne związki organiczne (LZO) zaliczane są do głównych czynników zanieczyszczając ych atmosferę. W ich skład wchodzi ponad 500 związków m.in. węglowodory aromatyczne, węglowodory alifatyczne (nasycone i nienasycone), chlorowane węglowodory aromatyczne, halogenki alkilowe jak również związki tleno-organiczne (LZT) tj. ketony, aldehydy, alkohole, estry i etery. Wśród LZO można wyróżnić związki chemiczne charakteryzujące się dużą ekotoksycznością, złowonnością, a także związki uważane są za substancje o właściwościach kancerogennych i mutagennych [1-2]. Związki te generowane są zarówno ze źródeł antropogenicznych jak i naturalnych, z czego w państwach Unii Europejskiej, emisja ze źródeł naturalnych stanowi jedynie 20% [3]. Natomiast pozostała część wywołana jest działalnością człowieka, w tym szczególnie oddziaływaniem przemysłu na środowisko. Ze względu na rosnące wymagania względem ochrony środowiska, konieczne jest ścisłe kontrolowanie zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery. Aktualnie na rynku dostępnych jest wiele instrumentów pomiarowych, które mogą być wykorzystywane do badania wielkości emisji LZT, jednak w głównej mierze stosuje się technikę chromatografii gazowej z detektorami uniwersalnymi oraz selektywnymi. W szczególności z zastosowaniem detektora płomieniowo-jonizacyjnego (FID) [4] oraz w sprzężeniu ze spektrometrią mas (MS) [5-10]. Do analizy lotnych związków tlenoorganicznych mogą również posłużyć detektory O-FID, wychwytu elektronów (ECD) i fotojonizacyjny (PID). Natomiast pozostałe związki zaliczane do grupy LZO, tj. lotne związki siarki i azotu powodzeniem oznaczane są z zastosowaniem pulsacyjnego detektora płomieniowo-fotometrycznego (PFPD) [11] i detektora azotowo-fosforowego (NPD) [5]. W przypadku bardzo złożonego składu lotnej frakcji emitowanych oparów metodyka oznaczania związków techniką chromatografii gazowej musi zapewniać zadowalające rozdzielenie oznaczanej grupy LZO. W wielu przypadkach, pomimo wysokiej selektywności detektorów do GC, mają miejsce utrudnienia w detekcji związane z zakłóceniami wywoływanymi przez koeluujące inne związki obecne w próbce. Szczególne utrudnienie stanowią LZO występujące na znacznie wyższym poziomie stężeń niż oznaczana grupa substancji chemicznych. Dlatego, nawet w przypadku bardzo selektywnych układów detekcyjnych, a także spektrometrii mas w trybie monitorowania wybranych jonów (SIM) konieczna jest optymalizacja warunków rozdzielania zapewniających odpowiednią selektywność dla oznaczanej grupy związków względem substancji interferujących. W pracy przedstawiono wyniki rozdzielenia 36 lotnych związków tlenoorganicznych z wykorzystaniem kapilarnej chromatografii gazowej z detektorem płomieniowo - jonizacyjnym (GC-FID) oraz trzech kolumn z fazami stacjonarnymi o zróżnicowanej polarności. 2. Część eksperymentalna (Experimental) 2.1. Materiały (Materials) W badaniach wykorzystano substancje wzorcowe alkohole: 1-propanol, 2-pentanol, izopentanol, n-butanol, izobutanol, n-heksanol, n-heptanol, cykloheksanol, alkohol benzylowy, alkohol tert-amylowy, alkohol n-amylowy, ketony: 2-butanon, 3-metylocykloheksanon, cykloheksanon, cyklopentanon, 2-heksanon, 3-heptanon, keton diizopropylowy, 2-pentanon, keton metylowo-izopropylowy, acetyloaceton; Aldehydy: aldehyd octowy, n-propanal, paraldehyd, furfural, aldehyd glut arowy, aldehyd salicylowy; Etery: 3,4- dihydropiran, tetrahydropiran, anizol, Estry: octan etylu, octan butylu, akrylan metylu, akrylan etylu, propanian etylu, octan izobutylu. Jako rozpuszczalnik zastosowano disiarczek węgla (cz.d.a., Merck). Do badań techniką GC-FID wykorzystano gazy techniczne: azot, powietrze (5,0 N, Linde Gas), wodór (5, 5N z wytwornicy wodoru) Aparatura (Instruments) W badaniach techniką GC-FID zastosowano chromatograf gazowy Autosystem XL (Perkin Elmer, USA) wyposażony w kolumnę: 60 m x 0,32 mm (ID) x 1,80µm (DB-624) (Agilent, USA), chromatograf gazowy Clarus 500 (Perkin Elmer, USA) wyposażony w kolumnę: 60 m x 0,25 mm (ID) x 0,25 µm (HP-5ms) (Agilent, USA) oraz chromatograf gazowy Autosystem (Perkin Elmer, USA) wyposażony w kolumnę: 30 m x 0,25 mm (ID) x 0,2 µm (IL-111) (Sigma-Aldrich, USA). Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

30 Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania związków chromatografii cieczowej 2.3. Metody postępowania (Methods) 73 Próbki mieszanin wzorcowych przygotowano dodając do 5 ml disiarczku węgla (CS 2 ) substancje wzorcowe w ilości od 3 µl do 12 µl, które następnie dozowano do kolumn kapilarnych chromatografu gazowego. Dodatkowo w celu wyznaczenia czasu martwego dozowano 0,2 ml metanu (100 ppm w azocie), za pomocą strzykawki gazoszczelnej oraz 0,2 µl roztworu n-nonanu w CS Rozdzielanie z zastosowaniem kolumny DB-624 Warunki rozdzielania: Próbki mieszanin wzorcowych dozowano bezpośrednio w trybie Split (100:1), objętość dozowania 1 µl. Przepływ gazu nośnego wynosił 1,5 ml/min. Początkowa temperatura rozdzielania wynosiła 40 C (utrzymywana 5 minut), a następnie rozdzielanie prowadzono z narostem 10 C/min do temperatury końcowej 200 C (10 min). Temperatura dozownika wynosiła 220 C, temperatura detektora FID 220 C. 2. Rozdzielanie z zastosowaniem kolumny HP-5ms Warunki rozdzielania: Próbki mieszanin wzorcowych dozowano bezpośrednio w trybie Split (100:1), objętość dozowania 1 µl. Przepływ gazu nośnego wynosił 1,0 ml/min. Początkowa temperatura rozdzielania wynosiła 40 C (utrzymywana 5 minut), a następnie rozdzielanie prowadzono z narostem 10 C/min do temperatury końcowej 250 C (10 min). Temperatura dozownika wynosiła 275 C, temperatura detektora FID 275 C. 3. Rozdzielanie z zastosowaniem kolumny SLB-IL 111 Warunki rozdzielania: Próbki mieszanin wzorcowych dozowano bezpośrednio w trybie Split (100:1), objętość dozowania 1 µl. Przepływ gazu nośnego wynosił 1,0 ml/min. Początkowa temperatura rozdzielania wynosiła 40 C (utrzymywana 5 minut), a następnie rozdzielanie prowadzono z narostem 5 C/min do temperatury końcowej 220 C (10 min). Temperatura dozownika wynosiła 250 C, temperatura detektora FID 275 C. Na podstawie uzyskanych chromatogramów, odczytano wartości czasu retencji dla poszczególnych związków rozdzielanych w zoptymalizowanych warunkach oraz dokonano identyfikacji poszczególnych pików. Następnie obliczono współczynniki retencji (k) oraz współczynniki selektywności względem sąsiadujących związków (α 1 ) oraz względem nonanu (α n-c9 ). Wszystkie uzyskane parametry zostały zestawione w tabelach. Natomiast przyporządkowane numery związków w tabelach odpowiadają numerom pików oznaczonych na chromatogramach. 3. Wyniki i dyskusja (Results and discussion) Analizy wzorcowej mieszaniny zawierającej związki z grupy lotnych związków tlenoorganicznych dokonano przy wykorzystaniu trzech kolumn kapilarnych różniących się polarnością fazy stacjonarnej. Na podstawie poniższej Tabeli 1 oraz otrzymanego chromatogramu (Rys. 1) można zaobserwować w przypadku zastosowania kolumny DB-624 z fazą stacjonarną w postaci 6% cyjanopropylo-fenylo-94% dimetylopolisiloksanu koelucję dla kilku par związków lub niskie wartości współczynnika selektywności (α 1 ) w przypadku alkoholu tert-amylowego i alkoholu izobutylowego, octanu etylu i akrylanu metylu. aldehydu salicylowego i alkoholu benzylowego, alkoholu izoamylowego i paraldehydu, propionianu etylu oraz furfuralu jak również tetrahydropiranu, akrylanu etylu, ketonu diizopropylowego i 2, 4-dihydropiranu. Dodatkowo aldehyd octowy i aldehyd propionowy eluowały w czasie martwym. Kolejność elucji rozdzielanych związków uzależniona jest w głównej mierze od ich temperatur wrzenia w szeregu związków o tej samej polarności (grupie funkcyjnej), z apewniający przy tym wysoką selektywność dla związków silnie różniących polarnością. Spowodowane jest to występowaniem na powierzchni fazy stacjonarnej grupy cyjanopropylowej oraz fenylowej, które odpowiedzialne są za występowanie silnych oddziaływań dyspersyjnych. Ponadto grupa cyjanopropylowa warunkuje bardzo silne oddziaływania dipolowe, które dostarczają tej fazie selektywności np. względem n-alkanów. W celu przedstawienia selektywności badanych faz względem n -alkanów, dodatkowo obliczono wartości współczynnika selektywności względem n-nonanu. Ten węglowodór wybrano z uwagi na fakt, ze w przypadku najbardziej polarnej fazy zastosowanej w badaniach (IL-111) niższe n-alkany są eluowane w czasie martwym. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

31 74 G. Boczkaj, P. Makoś Tabela 1 Zestawienie rozdzielonych związków z mieszaniny LZT wraz z wyznaczonymi współczynnikami retencji (k) oraz współczynnikami selektywności (α 1 i α n-c9 ) z zastosowaniem GC-FID i kolumny kapilarnej z fazą DB-624. Table 1 A comparison of the separated compounds from a mixture of OVOCs and calculated values of retention coefficient (k) and selectivity coefficients (α 1 and α n-c9 ) using GC-FID and capillary column with phase DB-624. Lp. Zw iązek Twrz [ C] t R [min] k [-] α 1 [-] α n-c9 [-] 1. Aldehyd octowy 20,20 6,10 0,42-0,16 2. Aldehyd propionowy 49,00 8,62 1,01 2,39 0,37 3. Acetyloaceton 140,40 9,28 1,16 1,15 0, propanol 97,00 10,93 1,55 1,33 0, butanon 79,60 11,78 1,75 1,13 0,64 6. Octan etylu 77,10 11,87 1,77 1,01 0,65 7. Akrylan metylu 88,00 11,96 1,79 1,01 0,66 8. Alkohol sec-butylowy 99,00 12,01 1,80 1,01 0,66 9. Alkohol izo-butylowy 107,90 12,85 2,00 1,11 0, Alkohol tert-amylowy 102,00 13,03 2,04 1,02 0, Keton metylow o-izo-propylowy 94,00 13,50 2,15 1,05 0, n-butanol 117,00 13,78 2,21 1,03 0, ,4-dihydropiran 86,00 13,91 2,24 1,01 0, Akrylan etylu 99,00 14,13 2,29 1,02 0, Keton metylow o n-propylowy 101,00 14,21 2,31 1,01 0, Tetrahydropiran 88,00 14,36 2,35 1,02 0, Furfural 162,00 14,38 2,35 1,00 0, Propanian etylu 98,90 14,40 2,36 1,00 0, pentanol 119,30 14,56 2,39 1,02 0, Paraldehyd 123,50 15,39 2,59 1,08 0, Alkohol Izo-amylowy 131,00 15,54 2,62 1,01 0, Octan izobutylu 118,00 15,97 2,72 1,04 1, Alkohol n-amylowy 138,00 16,27 2,79 1,03 1, Keton diizopopylowy 124,00 16,68 2,89 1,03 1, Butylo-metylo keton 127,60 16,73 2,90 1,00 1, Cyklopentanon 131,00 17,11 2,99 1,03 1, Aldehyd glutarowy 101,00 18,17 3,24 1,08 1, Alkohol heksylowy 156,50 18,43 3,30 1,02 1, Keton etylo-butylowy 127,20 18,66 3,35 1,02 1, Cykloheksanol 160,80 19,06 3,44 1,03 1, Anizol 153,00 19,42 3,53 1,02 1, Cykloheksanon 155,50 19,47 3,54 1,00 1, Alkohol heptylowy 176,00 20,36 3,75 1,06 1, metylo cykloheksanon 169,50 20,63 3,81 1,02 1, Alkohol benzylowy 205,30 22,36 4,21 1,11 1, Aldehyd salicylowy 197,00 22,44 4,23 1,00 1,56 Wartość czasu martwego: 4,29 min Wartość czasu retencji n-nonanu: 15,96 min, k=2,27 Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

32 Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania związków chromatografii cieczowej 75 Rys. 1 Chromatogram rozdzielenia mieszaniny wzorcowej zawierającej związki z grupy LZT z zastosowaniem GC -FID i kolumny kapilarnej z fazę DB-624. Fig. 1 Chromatogram of the separation process of the reference mixture containing compounds from the group of OVOCs, using GC-FID and capillary column DB-624. W przypadku zastosowania kolumny HP -5ms (faza stacjonarna w postaci 5% fenylo 95%metylopolisiloksanu), nie uzyskano wyraź nego rozdzielenia w grupie ketonów dla związków tj. butylometylo keton i cyklopentanon oraz acetyloaceton. Zadowalające rozdzielenie nia miało również miejsca w grupie estrów dla akrylanu metylu i octanu etylu. Aldehyd octowy oraz propionowy eluują w czasie martwym. Dodatkowo w całej mieszaninie nie otrzymano rozdzielenia dla pików pochodzących od związków tj. aldehyd salicylowy i alkohol heksylowi, aldehyd glutarowy i keton metylowo-winylowy oraz alkohol benzylowy, paraldehyd i keton metylowo-izopropylowy, octan izobutylu i alkohol izoamylowy, n-butanol i akrylan etylu oraz dla alkoholu sec-butylowego i 2-butanonu. Niepolarna faza stacjonarna typu HP -5ms jest fazą o niskiej selektywności na powierzchni której występują silne oddziaływania dyspersyjne, warunkujące kolejność elucji rozdzielanych związków. Oddziaływania dipolowe oraz wiązania wodorowe wykazują słaby charakter, dlatego nie mają dużego wpływu na retencję związków. Tabela 2 Zestawienie rozdzielonych związków z mieszaniny LZT wraz z wyznaczonymi współczynnikami retencji (k) oraz współczynnikami selektywności (α 1 i α n-c9 ) z zastosowaniem GC-FID i kolumny kapilarnej HP-5ms. Table 2 A comparison of the separated compounds from a mixture of OVOCs and calculated values of retention coefficient (k) and selectivity coefficients (α 1 and α 2 ) using GC-FID and capillary column HP-5ms. Lp. Zw iązek Twrz [ C] t R [min] k [-] α 1 [-] α n-c9 [-] 1. Aldehyd octowy 20,20 4,78 0,04-0,02 2. Aldehyd propionowy 49,00 5,06 0,10 2,40 0, propanol 97,00 5,82 0,27 2,58 0, butanon 79,60 6,51 0,42 1,56 0,22 5. Alkohol sec-butylowy 99,00 6,51 0,42 1,00 0,22 6. Octan etylu 77,10 6,82 0,49 1,16 0,26 7. Akrylan metylu 88,00 6,83 0,49 1,00 0,26 Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

33 76 G. Boczkaj, P. Makoś 8. Alkohol izo-butylowy 107,90 7,03 0,53 1,09 0,28 9. Alkohol tert-amylowy 102,00 7,27 0,59 1,10 0, Alkohol heptylowy 176,00 7,27 0,59 1,00 0, Keton diizopopylowy 124,00 7,68 0,68 1,15 0, n-butanol 117,00 7,76 0,69 1,03 0, Keton metylow o n-propylowy 101,00 8,26 0,80 1,16 0, ,4-dihydropiran 86,00 8,42 0,84 1,04 0, Akrylan etylu 99,00 8,55 0,87 1,03 0, pentanol 119,30 8,56 0,87 1,00 0, Tetrahydropiran 88,00 8,76 0,91 1,05 0, Propanian etylu 98,90 8,89 0,94 1,03 0, Alkohol Izo-amylowy 131,00 9,43 1,06 1,13 0, Alkohol n-amylowy 138,00 10,28 1,24 1,18 0, Octan izobutylu 118,00 10,42 1,28 1,02 0, Keton metylow o-izo-propylowy 94,00 10,62 1,32 1,03 0, Paraldehyd 123,50 10,69 1,33 1,01 0, Butylo-metylo keton 127,60 10,81 1,36 1,02 0, Cyklopentanon 131,00 10,84 1,37 1,00 0, Acetyloaceton 140,40 10,91 1,38 1,01 0, Furfural 162,00 11,83 1,58 1,15 0, Alkohol heksylowy 156,50 12,71 1,78 1,12 0, Keton etylo-butylowy 127,20 13,05 1,85 1,04 0, Cykloheksanol 160,80 13,14 1,87 1,01 0, Aldehyd salicylowy 197,00 13,17 1,88 1,00 0, Cykloheksanon ,31 1,91 1,02 1, Anizol 153,00 13,82 2,02 1,06 1, metylo cykloheksanon 169,50 14,57 2,18 1,08 1, Alkohol benzylowy 205,30 16,14 2,52 1,16 1, Aldehyd glutarowy 101,00 16,32 2,56 1,02 1,34 Wartość czasu martwego: 4,58 min Wartość czasu retencji nonanu: 13,35 min, k=1,91 Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

34 Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania związków chromatografii cieczowej 77 Rys. 2 Chromatogram rozdzielenia mieszaniny wzorcowej zawierającej związki z grupy LZT z zas tosowaniem GC-FID i kolumny kapilarnej HP-5ms. Fig. 2 Chromatogram of the separation process of the reference mixture containing compounds from the group of OVOCs, using GC-FID and capillary column HP-5ms. Kolumna SLB-IL 111 z fazą stacjonarną w postaci cieczy jonowej zapewnia wysoką selektywność, jednak obserwuje się koelucję dla niektórych związków chemicznych tj. alkohol heptylowy i cykloheksanol, octan izobutylu i alkohol propionowy. Dla niektórych par związków chemicznych uzyskano niskie wartości współczynnika selektywności (α 1 ) w przypadku 2-pentanolu i butylo-metylo ketonu, alkoholu izobutylowego i ketonu metylowo n-propylowego, 1-propanolu i tetrahydropiranu oraz akrylanu metylu i ketonu metylowo - izopropylowego. W przypadku zastosowania bardzo polarnej fazy stacjonarnej w postaci cieczy jonowej o kolejności elucji decydują przede wszystkim silne oddziaływania dyspersyjne oraz dipolowe. W mniejszym stopniu wpływ mają oddziaływania specyficzne oraz wiązania wodorowe na powierzchni fazy stacjonarnej. W iązania wodorowe mają istotny wpływ na retencję niektórych grup rozdzielanych związków. Bardzo silny charakter tych oddziaływań ma miejsce w przypadku alkoholi, pośredni dla aldehydów, estrów oraz ketonów. Dzięki tym oddziaływaniom, fazy stacjonarne na bazie cieczy jonowych zapewniają wysoką selektywność dla większości bardziej polarnych związków chemicznych względem n -alkanów. Tabela 3 Zestawienie rozdzielonych związków z mieszaniny LZT wraz z wyznaczonymi współczynnikami retencji (k) oraz współczynnikami selektywności (α 1 i α n-c9 ) z zastosowaniem GC-FID i kolumny kapilarnej HP-5ms. Table 3 A comparison of the separated compounds from a mixture of OVOCs and calculated values of retention coefficient (k) and selectivity coefficients (α 1 and α 2 ) using GC-FID and capillary column HP-5ms. Lp. Zw iązek Twrz [ C] t R [min] k [-] α 1 [-] α n-c9 [-] 1. Acetyloaceton 140,40 3,40 0,03-0,35 2. Aldehyd octowy 20,20 4,38 0,32 11,89 4,12 3. Aldehyd glutarowy 101,00 5,06 0,53 1,64 6, ,4-dihydropiran 86,00 5,65 0,71 1,34 9,00 5. Octan etylu 77,10 6,02 0,82 1,16 10,42 6. Tetrahydropiran 88,00 6,24 0,89 1,08 11,27 7. Akrylan metylu 88,00 6,53 0,97 1,10 12,38 Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

35 78 G. Boczkaj, P. Makoś 8. 2-butanon 79,60 7,23 1,18 1,22 15,08 9. Propanian etylu 98,90 7,60 1,30 1,09 16, Akrylan etylu 99,00 7,76 1,34 1,04 17, Keton metylow o-izo-propylowy 94,00 7,85 1,37 1,02 17, propanol 97,00 8,54 1,58 1,15 20, Octan izobutylu 118,00 8,54 1,58 1,00 20, Aldehyd propionowy 49,00 8,71 1,63 1,03 20, Alkohol sec-butylowy 99,00 8,82 1,66 1,02 21, Keton diizopopylowy 124,00 9,01 1,72 1,03 21, Alkohol tert-amylowy 102,00 9,18 1,77 1,03 22, n-butanol 117,00 9,21 1,78 1,01 22, Keton metylow o n-propylowy 101,00 9,68 1,92 1,08 24, Alkohol izo-butylowy 107,90 10,03 2,03 1,05 25, Alkohol Izo-amylowy 131,00 11,06 2,34 1,15 29, Alkohol n-amylowy 138,00 11,40 2,44 1,04 31, Butylo-metylo keton 127,60 12,52 2,78 1,14 35, Keton etylo-butylowy 127,20 13,95 3,21 1,16 40, pentanol 119,30 14,81 3,47 1,08 44, Cyklopentanon 131,00 16,84 4,09 1,18 52, Alkohol heksylowy 156,50 17,49 4,28 1,05 54, Anizol 153,00 18,17 4,49 1,05 57, Cykloheksanon 155,50 19,75 4,97 1,11 63, Cykloheksanol 160,80 19,81 4,98 1,00 63, Alkohol heptylowy 176,00 19,89 5,01 1,00 63, metylo cykloheksanon 169,50 20,19 5,10 1,02 64, Furfural 162,00 24,06 6,27 1,23 79, Paraldehyd 123,50 26,38 6,97 1,11 88, Aldehyd salicylowy 197,00 30,06 8,08 1,16 102, Alkohol benzylowy 205,30 31,03 8,37 1,04 106,62 Wartość czasu martwego: 3,31 min Wartość czas retencji nonanu: 3,57 min, k=0,08 Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

36 Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania związków chromatografii cieczowej 79 Rys. 3 Chromatogram rozdzielenia mieszaniny wzorcowej zaw ierającej związki z grupy LZT z zastosowaniem GC-FID i kolumny kapilarnej SLB-IL 111. Fig. 1 Chromatogram of the separation process of the reference mixture containing compounds from the group of OVOCs, using GC- FID and capillary column SLB-IL 111. Wnioski końcowe (Conclusions) W pracy przedstawiono wyniki badań przydatności trzech faz stacjonarnych do rozdzielania lotnych związków tleno-organicznych, z zastosowaniem techniki GC-FID. Na podstawie których można stwierdzić, że do dalszych badań LZT powinna zostać użyta kolumna z polarna fazą stacjonarną w postaci cieczy jonowej (IL-111). Jest to jedyna faza stacjonarna zapewniająca t ak wysoką selektywność względem n - alkanów. W przypadku analizy złożonej mieszaniny LZO, takie warunki rozdzielania powinny umożl iwić identyfikację LZT z zastosowaniem układu GC-MS na podstawie widma masowego. Stwierdzone koelucje nie uniemożliwiają dokonanie oznaczeń ilościowych z zastosowaniem GC -MS z uwagi na znaczne róznice w widmach masowych rozdzielanych związków i występowanie wielu specyficznych jonów fragmentacyjnych. W przypadku zastosowanie detektora O-FID oznaczenie koeluujących związków musi być wykonywane łącznie. Zadowalającą selektywność wykazuje również faza stacjonarna o średniej polarności DB-624. Literatura (Literature) 1. M. Kłokocka; Międzynarodowe porozumienia w zakresie ochrony powietrza i klimatu, udział w nich Polski oraz związane z tym zobowiązania; Ochr. Powietrza Probl. Odpadów; 6 (2008) A. Srivastava, A.E Joseph, S.D. Wachasunder; Qualitative detection of Volatile Organic Compounds in outdoor and indoor air; Environ. Monit. Assess. 96 (2004) EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 3 rd edition, September 2003 Update, Technical report No 30. CORINAR 1990 Summary of Emissions by Activity for Europe. 4. E. Cetin, M. Odabasi, R. Seyfioglu; Ambient volatile organic compound (VOC) concentrations around a petrochemical complex and a petroleum refinery; Sci. Total Environ. 312 (2003) G. Boczkaj, A. Przyjazny, M. Kamiński, New Procedures for Control of Industrial Effluents Treatment Processes, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

37 80 G. Boczkaj, P. Makoś 6. G. Boczkaj, M. Gołębiowski, M. Kamiński, P. Stepnowski; Identyfikacja lotnych składników ścieków z instalacji oksydacji asfaltów z wykorzystaniem chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS), Postępy chromatografii i innych technik i technologii rozdzielania; 2 (2010) G. Boczkaj, M. Jaszczołt, M. Kamiński; Badania emisji lotnych związków organicznych z asfaltów drogowych z wykorzystaniem techniki dynamicznej analizy fazy nadpowierzchniowej i chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (DHS - GC - MS); Cam. Sep. 3 (2011) A. Godayola, M. Alonsoa, E. Besalúb, J. M. Sancheza, E. Anticó; Odour-causing organic compounds in wastewater treatment plants: Evaluation of headspace solid-phase microextraction as a concentration technique; J. Chromatogr. A, 1218 (2011) M. Serrano, M. Silva, M. Gallego; Development of an environment -friendly microextraction method for the determination of aliphatic and aromatic aldehydes in water; Anal. Chim. Acta 784 (2013) M. Serrano, M. Gallego, M. Silva; Static headspace gas chromatography mass spectrometry for the one-step derivatisation and extraction of eleven aldehydes in drinking water; J. Chromatogr.A; 1307 (2013) G. Boczkaj, M. Kamiński, A. Przyjazny; Process control and investigation of oxidation kinetics of postoxidative effluents using gas chromatography with pulsed flame photometric detector (GC- PFPD); Ind. Eng. Chem. Res. 49 (2010) Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

38 CAMERA SEPARATORIA Volume 5, Number 2 / December 2013, Bronisław K. GŁÓD, Iwona KIERSZTYN, Monika SKWAREK, Paweł M. WANTUSIAK, Paweł PISZCZ Zakład Chemii Analitycznej, Instytut Chemii, Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Ul. 3 Maja 54, Siedlce bkg@onet.eu; URL: V Podlaskie Spotkanie Cromatograficzne 5 th Podlasie's Chromatographic Meeting W dniach września 2013r. odbyło się już V Podlaskie Spotkanie Chromatograficzne. Konferencja, jak każdego roku, rozpoczęła się uroczystym bankietem powitalnym. Poniedziałek to dzień obrad, w których od wczesnych godzin porannych do późnego wieczora wzięli udział wszyscy uczestnicy. Referaty głosili: 1. Preparatywna chromatografia cienkowarstwowa i jej zastosowania w fitochemii Monika E. Waksmundzka-Hajnos, Grzegorz Jóżwiak 2. Bez-kalibracyjne oznaczanie składu złożonych mieszanin z wykorzystaniem modyfikacji koncepcji Synovec a Marian Kamiński, Grażyna Romanik-Gałęzowska 3. Badania nad opracowaniem optymalnych warunków różnicowania grupowego tłuszczów oraz lipidów z wykorzystaniem chromatografii wykluczania ze słabą adsorpcją Judyta Kosińska, Grażyna Romanik-Gałęzowska, Marian Kamiński

39 82 B.K. Głód, I. Kiersztyn, M. Skwarek, P. Wantusiak, P. Piszcz 4. Badania nad opracowaniem optymalnych warunków różnicowania grup owego tłuszczów oraz lipidów z wykorzystaniem chromatografii wykluczania ze słabą adsorpcją Judyta Kosińska, Grażyna Romanik-Gałęzowska, Marian Kamiński 5. Zastosowanie chromatografii cienkowarstwowej i różnicowej kalorymetrii skaningowej do analizy związków niepolarnych obecnych w piórach ptaków Michał Baran, Paweł K. Zarzycki 6. Opracowanie warunków rozdzielania i otrzymywania peptydu antydrobnoustrojowego z grupy bakteriocyn z zastosowaniem HPLC Beata Furmanek-Blaszk, Mariusz Jaszczołt, Joanna Głazowska, Karol Kadlec, Marian Kamiński 7. Zastosowanie mikrochromatografii planarnej (micro-tlc) w warunkach kontrolowanej temperatury do generowania profili wybranych próbek środowiskowych (ścieki, wody powierzchniowe) Magdalena Ślączka, Paweł K. Zarzycki 8. Papier nowe zastosowania w analityce Piotr Lisowski, Paweł K. Zarzycki 9. Rhaponticum carthamoides - techniki i metody rozdzielania, identyfikacji i oznaczania składników oraz grup składników - przegląd Joanna Głazowska, Marian Kamiński 10. Opracowanie warunków rozdzielania i otrzymywania wybranych składników serwatki z zastosowaniem preparatywnej, wysokosprawnej chromatografii cieczowej Mariusz Jaszczołt, Joanna Głazowska, Karol Kadlec, Marian Kamiński 11. Biodegradacja wybranych sterydów z wykorzystaniem osadu czynnego oraz zależnej od temperatury chromatografii inkluzyjnej Elżbieta Włodarczyk, Paweł K. Zarzycki Na sesji posterowej zaprezentowano 14 Posterów: 1. Ekstrakcja kwasów fenolowych dla gatunku tymianek pospolity za pomocą aparatu soxhleta i przyspieszonej ekstrakcji rozpuszczlnikiem Marta Orłowska, Ivana Stanimirova, Dorota Staszek, Mieczysław Sajewicz, Monika Waksmundzka-Hajnos, Teresa Kowalska 2. Porównanie efektywności dwóch technik wyodrębniania związków lotnych oraz porównanie składu frakcji lotnej w osiemnastu gatunkach tymianku (Thymus L.) techniką HS-GC-MS Dorota Staszek, Marta Orłowska, Magdalena Wróbel, Józef Rzepa, Grażyna Szymczak, Teresa Kowalska, Monika Waksmundzka -Hajnos 3. Procedura identyfikacji i oznaczania wybranych składników serwatki z zastosowaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej Mariusz Jaszczołt, Joanna Głazowska, Karol Kadlec, Marian Kamiński 4. Metodyka identyfikacji i oznaczania bakteriocydyny we frakcjach eluatu z rozdzielania składników supernatantu z hodowli bakteryjnej Beata Furmanek-Blaszk, Mariusz Jaszczołt, Joanna Głazowska, Karol Kadlec, Marian Kamiński 5. Dobór optymalnych warunków wykorzystania kolumn typu NH 2 do rozdzielania i oznaczania cukrów w brzeczkach fermentacyjnych Joanna Głazowska, Marian Kamiński 6. Enancjoseparacja katechiny i epikat echiny metdą elektroforezy kapilarnej z zastosowaniem β- cyklodekstryny i jej pochodnych Monika Asztemborska Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

40 V Podlaskie Spotkanie Chromatograficzne Cyklodekstryny rozpuszczone w cieczach jonowych jako fazy stacjonarne w chromatografii gazowej Monika Sobótka, Monika Asztemborska 8. Rozdzielanie enancjomerów z zastosowaniem -cyklodekstryny oraz odczynników par joowych jako składników fazy ruchomej w chromatografii cieczowej Kamila Szwed, Maciej Dawidowski, Monika Asztemborska 9. Właściwości antyoksydacyjne miodów wyznaczone różnymi technikami analitycznymi Marta Cendrowska, Paweł Wantusiak, Paweł Piszcz, Bronisław K. Głód 10. Właściwości antyoksydacyjne mięs Monika Zgorzałek, Paweł Piszcz, Paweł M. Wantusiak, Bronisław K. Głód 11. Metody woltametryczne w wyznaczaniu całkowitego potencjału antyoksydacyjnego w emulsjach Inga A. Biernacka, Iwona Kiersztyn, Bronisław K. Głód, Paweł Piszcz, Paweł Wantusiak 12. Kompleksowanie związków aromatycznych przez cyklodekstryny a ich właściwości antyoksydacyjne Aneta Kulikowska, Bronisław K. Głód, Iwona Kiersztyn, Paweł Piszcz, Paweł Wantusiak 13. Various electroanalytical assay used for the determination of total antioxidant potencial (TAP) in food Bronisław K. Głód, Iwona Kiersztyn, Paweł Wantusiak, Paweł Piszcz 14. Preparatywna chromatografia cieczowa ekstraktów roślin z rodzaju potentillae Grzegorz Jóźwiak, Tomasz Mikołajczyk, Agnieszka Jóźwiak, Monika Waksmundzka-Hajnos Jak zawsze, nie zabrakło atrakcji wycieczkowych. W tym roku odwiedziliśmy Pałac w Patrykozach. Punktem docelowym wyprawy był spływ Bugiem z miejscowości Klepaczew, po którym zostaliśmy suto ugoszczeni w gospodarstwie agroturystycznym braci Bobińskich. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

41 84 B.K. Głód, I. Kiersztyn, M. Skwarek, P. Wantusiak, P. Piszcz Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013

42 V Podlaskie Spotkanie Chromatograficzne 85 Po powrocie, dyskusje naukowe były prowadzone do późnych godzin wieczornych. Vol. 5, No 2/2013 Camera Separatoria

43 86 Instrukcje dla autorów Camera Separatoria INSTRUKCJE DLA AUTORÓW W Camera Separatoria wydawane są artykuły oryginalne (nie publikowane wcześniej) oraz przeglądowe poświęcone różnym działom nauki, techniki i technologii rozdzielania. Dodatkowo publiko wane będą listy do redakcji, informacje na temat aparatury naukowej, recenzje książek, reklamy, materiały firmowe, sprawozdania redakcji jak również informacje o konferencjach. Artykuł do CamSep przygotowany w edytorze Microsoft Word 2003 lub nowszym (w formacie.doc lub.docx) zgodnie z przedstawionym poniżej opisem należy przesłać wraz z listem motywacyjnym na adres psc1@onet.eu. Nie ma ograniczenia co do długości artykułu. * * * Jan KOWALSKI1, Anna KOWALSKA2* (Arial 10 pkt., bold) 1 Uniw ersytet Przyrodniczo-Humanistyczny, Wydział Nauk Ścisłych, Instytut Chemii, Zakład Chemii Analitycznej, ul. 3 Maja 54, Siedlce, psc1@onet.eu 2 Uniw ersytet (Afiliacja Arial 8 pkt., normal bez boldu) Tytuł artykułu w języku polskim 12 pkt. Arial bold Streszczenie: (Arial 8 pkt. normal bold). Treść streszczenia Arial 8 pkt. kursywa bez boldu. Streszczenie polskojęzyczne powinno zawierać około znaków (ze spacjami). Należy w nim krótko wskazać czego dotyczy artykuł, co jest w ni m nowego oraz podsumowanie wniosków. Słowa kluczowe: Arial 8 pkt., bez boldu, kursywą Tytuł artykułu w języku angielskim 12 pkt. Arial bold kursywa Abstract: (Arial 8 pkt. normal bold). Streszczenie anglojęzyczne Arial 8 pkt. kursywa bez boldu, powinno być rozszerzone, o objętości około znaków (ze spacjami). Powinno zawierać: wskazanie czego dotyczy artykuł, co jest w nim nowego oraz podsumowanie wniosków. Key words: Arial 8 pkt., bez boldu, kursywą * autor do korespondencji Podtytuły Arial 11 pkt., bold (Wstęp, Część eksperymentalna, Wyniki i dyskusja, Podsumowanie lub Wnioski, Literatura itp.) wersja polska - normal i (angielska - kursywą), śródtytuły Arial 10 pkt., bold, wersja polska - normal i (angielska - kursywą) Wcięcia akapitowe na 1,0 cm, tekst podstawowy wyjustowany Arial 10 pkt., odstępy między wierszami pojedyncze. Nie wymuszać w żaden sposób podziałów wierszy. Marginesy dostosować tak, aby wysokość kolumny tekstowej miała 19 cm (bez nr stron), a szerokość 12 cm - zgodnie z wymogami zamieszczonymi na stronie: Camera Separatoria Vol. 5, No 2/2013