Determination of Chloride in Crude Oils using an Agilent 8900 ICP-QQQ

Význam tématu

Detekce chloridů v surových ropách je zásadní pro ochranu destilačních jednotek před korozi a zanášením. Provoz rafinerií obvykle vyžaduje koncentraci chloridů nižší než 1 mg/L.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit použití hmotnostního spektrometru ICP-QQQ Agilent 8900 s reaktivním plynem vodík pro rychlou a přesnou analýzu chloridů v surové ropě po přímé diluci v o-xylénovém ředidle. Metodu autoři porovnali s referenční analýzou INAA a standardem NIST 1634c.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky surové ropy byly ředěny v poměru 1:5 až 1:10 v ředidle složeném z 90 % o-xylénu a 10 % matrix modifieru (minerální olej, disperzant, vnitřní standardy Sc a Y). Pro odstranění interferencí z polyatomových iontů 16O18O1H a 34S1H bylo využito MS/MS se sekvenčními kvadrupóly a reaktivní buňkou plněnou vodíkem, kde se Cl+ přeměňuje na produktový ion ClH2+ měřený na m/z 37.

Instrumentace: ICP-QQQ Agilent 8900 s platinovými kónusy, skleněným nebulizérem, křemíkovou komorou a peristaltickým čerpadlem s odolným hadicovým systémem. Pro zabránění karbonových usazenin na kónusech byl k nosnému plynu přidán 20 % O2 v Ar.

Hlavní výsledky a diskuse

Pro 35Cl byly stanoveny detekční limity LOD 0,01 mg/kg, LOQ 0,04 mg/kg a BEC 0,24 mg/kg. Analýza SRM NIST 1634c přinesla návratnost 99 % a 107 % při dvou ředicích faktorech. Vzorky surových rop vykázaly koncentrace chloridů mezi 6 a 50 mg/kg. Srovnání s INAA pro tři vzorky ukázalo shodu mezi 89 % a 134 %; nižší hodnota pro vzorek S4 byla připsána přítomnosti nerozpuštěných částic chloridu sodného.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku a rychlý průběh analýzy
• Vysoká citlivost a nízké detekční limity
• Účinné odstranění polyatomových interferencí
• Možnost rozšíření na další prvky v jednom měření

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda nabízí potenciál pro online monitoring procesů v rafinačních provozech, automatizaci přípravy vzorků, integraci s chromatografickými technikami a rozšíření na analýzu dalších halogenů a složitějších matrixů.

Závěr

ICP-QQQ Agilent 8900 se sekvenční MS/MS v režimu mass-shift s vodíkem je spolehlivý nástroj pro kvantifikaci chloridů v surové ropě. Metoda kombinuje vysokou přesnost, nízké detekční limity a efektivní potlačení rušivých signálů při přímé diluci vzorku.

Reference

1. Jenny Nelson, Laura Poirier a Francisco Lopez-Linares. Determination of Chloride in Crude Oils by Direct Dilution using Inductively Coupled Plasma Tandem Mass Spectrometry (ICP-MS/MS). J. Anal. At. Spectrom., 2019.
2. ASTM International. ASTM D8110–17 Standard Test Method for Elemental Analysis of Distillate Products by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). 2017.
3. Handbook of ICP-QQQ Applications using the Agilent 8800 and 8900. Agilent publication 5991-2802EN.
4. Naoki Sugiyama. Trace level analysis of sulfur, phosphorus, silicon and chlorine in NMP using the Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS. Agilent publication 5991-2303EN.
5. Kazumi Nakano. Ultra low-level determination of phosphorus, sulfur, silicon, and chlorine using the Agilent 8900 ICP-QQQ. Agilent publication 5991-6852EN.
6. Adriana Doyle, Alvaro Saavedra, Maria Luiza B. Tristão, Márcio Nele a Ricardo Q. Aucélio. Direct chlorine determination in crude oils by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry. Spectrochimica Acta Part B, 2011;66:368–372.