Porównanie oznaczeń siarkowodoru z użyciem różnych typów detekcji (FPD, TCD) stosowanych w chromatografii gazowej

• Autorzy: Wciślak Agnieszka , Janiga Marek , Kania Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.04.01

Warianty tytułu

EN

Comparison of hydrogen sulfide determination with the use of different types of detection (FPD, TCD) applied in gas chromatography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odpowiedni dobór detektorów w chromatografii gazowej pozwala na dokładniejsze pomiary analizowanych związków. Wybór detektora zależy od substancji, które chcemy oznaczać, od ich procentowej zawartości w analizowanym gazie, a w niektórych przypadkach również od matrycy próbki, w której dany związek się znajduje. Związki siarki są bardzo częstym przedmiotem badań w laboratoriach geochemicznych. Jak dotąd zdecydowanie najpopularniejszym dostępnym na rynku detektorem do pomiaru ich stężeń jest FPD, używany również w Laboratorium Geochemii Nafty i Gazu INiG – PIB. Jednak w zależności od rodzaju i ilości związków siarki można, po opracowaniu odpowiedniej metodyki, użyć również detektorów FID i TCD. Przy badaniu bardzo niskich stężeń siarkowodoru zgodnie z doniesieniami literaturowymi sugerowane jest użycie detektora SCD, a przy badaniach stężeń wysokich można zastosować miareczkowanie jodometryczne. W ramach badań została wykonana kalibracja oraz przeprowadzono elementy walidacji metodyk oznaczania siarkowodoru na zróżnicowanych poziomach stężeń z użyciem detektorów FPD i TCD. Została sprawdzona specyficzność oraz selektywność zastosowanych metodyk badawczych. Ustalono granicę wykrywalności oraz oznaczalności, obliczono powtarzalność, a także liniowość. Kalibracja oraz wybrane elementy walidacyjne pokazały, jakie są możliwości zastosowanych detektorów, a także dały wiedzę, na jakim poziomie należy oznaczać siarkowodór przy użyciu poszczególnych detektorów powszechnie wykorzystywanych w chromatografii gazowej. Wykonane badania udowodniły, że opracowane metodyki spełniają założone kryteria akceptacji dla wybranych elementów walidacji. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że detektor FPD jest adekwatnym wyborem przy badaniach siarkowodoru w zakresie od 1 ppm do 10 ppm, natomiast TCD jest odpowiedni do oznaczeń wyższych stężeń siarkowodoru, tj. od 0,5% do 5%.

EN

Appropriate selection of detectors in gas chromatography allows for more accurate measurements of the analyzed compounds. The choice of the detector depends on the substances one needs to determine and the percentage share in the analyzed gas, and in some cases also on the sample matrix. Sulfur compounds are a very frequent subject of examination in geochemical laboratories. Until now, the most popular detector commercially available for measuring their concentrations is FPD, also used in the Oil and Gas Geochemistry Laboratory of the Oil and Gas Institute – National Research Institute. However, depending on the type and amount of sulfur compounds, FID and TCD detectors can also be used (when developing an appropriate methodology). In case of low concentrations of hydrogen sulfide, the use of an SCD detector is suggested according to publications, while for high concentrations, iodometric titration can be used. As a part of the research, calibration was performed and elements of validation of the methodologies for the determination of hydrogen sulfide at various concentration levels with the use of FPD and TCD detectors were carried out. The specificity and selectivity of the applied analysis methodologies were checked. The limit of detection and quantification was determined, and the repeatability and linearity for the hydrogen sulfide were calculated. The calibration and selected validation elements showed the capabilities of the detectors used, as well as the knowledge at what level hydrogen sulfide should be determined by individual detectors, commonly used in gas chromatography. This research proved that the developed methodologies meet the assumed acceptance criteria for selected elements of validation. As a result of the conducted research, it was found that the FPD detector is an adequate choice for hydrogen sulfide tests in the range from 1 ppm to 10 ppm, while TCD is suitable for the determination of higher concentrations of hydrogen sulfide, i.e. from 0.5% to 5%.

Słowa kluczowe

PL

związki siarki; siarkowodór; detektor TCD; detektor FPD; elementy walidacyjne

EN

sulfur compounds; hydrogen sulfide; TCD detector; FPD detector; validation elements

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 4
• Strony: 251--258
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Wciślak Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Janiga Marek

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Kania Małgorzata

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Dressier M., 1986. Selective Gas Chromatographic Detectors. Elsevier, Amsterdam.
• Drushel H.V., 1983. Needs of the Chromatographer – Detectors. Journal of Chromatographic Science, 21: 375–384.
• Gaffney J.S., Spandau D.J., Kelly T.J., Tanner R.L., 1985. Gas chromatographic detection of reduced sulfur compounds using ozone chemiluminescence. Journal of Chromatography A, 347: 121–127. DOI: 10.1016/S0021-9673(01)95475-5.
• Gras R., Luong J., Carter V., Sieben L., Cortes H., 2009. Practical method for the measurement of Alkyl mercaptans in natural gas by multi-dimensional gas chromatography, capillary flow technology, and flame ionization detection. Journal of Chromatography A,1216: 2776–2782. DOI: 10.1016/j.chroma.2008.09.029.
• Janoszka K., Wziątek A., Gromiec J.P., 2013. Ocena metod monitoringu stężeń siarkowodoru w powietrzu. Medycyna Pracy, 64(3): 449–454. DOI: 10.13075/mp.5893.2013.0038.
• Kania M., Janiga M., 2011. Elementy walidacji metody analitycznej oznaczania w mieszaninie gazowej związków węglowodorowych oraz N2, O2, CO i CO2 za pomocą dwukanałowego, zaworowego chromatografu gazowego AGILENT 7890A. Nafta-Gaz, 67(11): 812–824.
• Kaza M., Szlagowska A., Rudzki P., 2009. Walidacja metod bioanalitycznych stosowanych w badaniach farmakokinetycznych. Analiza Farmaceutyczna, 65(12): 839–844. Pham Tuan H., 1998. Design of trace analytical methods based on capillary gas chromatography: selected applications in industrial process and emission monitoring. Technische Universiteit Eindhoven: 1–247. DOI: 10.6100/IR507393.
• Shearer R.L., O’Neal D.L., Rios R., Baker M.D., 1990. Analysis of Sulfur Compounds by Capillary Column Gas Chromatography with Sulfur Chemiluminescence Detection. Journal of Chromatographic Science, 28(1): 24–28. DOI: 10.1093/chromsci/28.1.24.
• Szlęk M., Holewa J., 2015. Optymalizacja metody oznaczania zawartości związków siarki występujących w paliwach gazowych. Nafta-Gaz, 71(5): 308–313.
• Thompson M., Ellison S., Wood R., 2002. Harmonized guidelines for single laboratory validation of methods of analysis. Pure and Applied Chemistry, 74(5): 835–855. DOI: 10.1351/pac200274050835.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• BN-89-0541-03/05 Oznaczanie siarki i związków siarki. Oznaczanie siarkowodoru metodą jodometryczną. <http://bc.pollub.\pl/Content/4453/PDF/BN_89_0541_03_05.pdf> (dostęp:15.11.2021).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).