Análises não direcionadas via cromatografia gasosa bidimensional abrangente ‘mais rápida’ acoplada com espectrometria de massas por tempo de voo faster-GC×GC-TOFMS

Ribeiro, Carlos Alexandre Bulchi

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			http://hdl.handle.net/11422/27877

Type:	Dissertação
Title:	Análises não direcionadas via cromatografia gasosa bidimensional abrangente ‘mais rápida’ acoplada com espectrometria de massas por tempo de voo faster-GC×GC-TOFMS
Author(s)/Inventor(s):	Ribeiro, Carlos Alexandre Bulchi
Advisor:	Azevedo, Débora de Almeida
Abstract:	A cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada à espectrometria de massas por tempo de voo (GC×GC-ToFMS) é uma técnica utilizada na análise de matrizes complexas como petróleo. Entretanto, métodos com longa duração são um gargalo para a implementação da técnica como rotina de análise. Este trabalho visa o desenvolvimento de método utilizando conceitos de cromatografia gasosa bidimensional rápida (fast-GC×GC) para separação dos componentes presentes no petróleo e comparando os resultados com um método de referência. Para isso três óleos brasileiros com diferentes 􀁱API foram utilizados: CBR037 (23,6 􀁱API), CBR044 (22,7 􀁱API) e CBR148 (30,7􀁱API). Os óleos foram fracionados por cromatografia líquida em coluna atmosférica e a fração de hidrocarbonetos saturados passou pelo processo de separação por aduto de ureia. As frações de hidrocarbonetos cíclicos/ramificados foram analisadas por GC×GC-ToFMS. O jogo de colunas cromatográficas foi uma DB-5HT (5%-fenil-95%-metilsiloxano, 30 m x 0,25 mm d.i. x 0,10 􀈝m espessura de fase) na primeira dimensão (1D), e uma BP-X50 (50%-fenil- 50%-metilsiloxano, 0,5 m x 0,1 mm d.i. x 0,10 􀈝m espessura de fase) na segunda dimensão (2D). Diferentes métodos foram aplicados variando-se parâmetros operacionais, como velocidade do gás de arraste (1 e 2 mL min-1), taxa de aquecimento do forno do cromatógrafo (10, 15 e 20 °C min-1) e taxa de aquisição do espectrômetro de massas (100, 200 e 300 Hz), e os resultados foram comparados utilizando a resolução cromatográfica e a identificação de picos como variáveisresposta. No total, 18 métodos foram aplicados, e observa-se que os métodos utilizando taxa de aquecimento do forno de 10 ºC min-1 e vazão do gás de arraste de 2 mL min-1 apresentaram maior número de pico e resolução cromatográfica. Além disso, a aplicação da taxa de aquisição de dados do espectrômetro de massas em 300 Hz mostrou melhora significativa no sinal-ruído dos analitos identificados, além de aumentar a capacidade de deconvolução espectral. Por fim os melhores resultados foram obtidos no experimento 16, a resolução mínima entre os picos foi mantida e 250 analitos foram identificados em um tempo total de 28 min, tempo cerca de três vezes menor que o método de referência de 80 min.
Abstract:	Comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-ToFMS) is a technique used to analyze complex matrices such as petroleum. However, long-term methods are a bottleneck for implementing the technique as an analysis routine. This work aims to develop a method using concepts of fast two-dimensional gas chromatography (fast-GC×GC) to separate the components present in petroleum. For this, three Brazilian crude oils, with different °API, were used: CBR037 (23.6 °API), CBR044 (22.7 °API) and CBR148 (30.7 °API). The crude oils were fractionated by atmospheric column liquid chromatography and the saturated hydrocarbon fraction underwent the separation process using a urea adduct. The cyclic/branched hydrocarbon fractions were confirmed by GC×GCToFMS. The chromatographic column set was a DB-5HT (5%-phenyl-95%- methylsiloxane, 30 m x 0.25 mm i.d. x 0.10 􀈝m phase thickness) in the first dimension (1D), and a BP-X50 (50%-phenyl -50%-methylsiloxane, 0.5 m x 0.1 mm i.d. x 0.10 􀈝m phase thickness) in the second dimension (2D). Different methods were applied by varying operational parameters, such as carrier gas velocity (1 and 2 mL min-1), chromatograph oven heating rates (10, 15 and 20 􀁱C min-1) and mass spectrometer acquisition rates (100, 200 and 300 Hz). The results were compared using chromatographic resolution and peak identification as response variables. In total, eighteen methods were applied, and it was observed that the methods presenting 10 􀁱C min-1 and 2 mL min-1 presented a higher peak number and chromatographic resolution. Furthermore, the application of the 300 Hz acquisition rate showed a significant improvement in the signal-to-noise ratio of the identified analytes, in addition to increasing spectral deconvolution. Finally, the best results were obtained in experiment 16, the minimum resolution between peaks was maintained and 250 analytes were identified in a total time of 28 min, a time approximately three times shorter than the reference method of 80 min.
Keywords:	Cromatografia gasosa bidimensional rápida Deconvolução espectral Fast GC Espectrometria de massas
Subject CNPq:	CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Program:	Programa de Pós-Graduação em Química
Production unit:	Instituto de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	14-Dec-2023
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Citation:	RIBEIRO, Carlos Alexandre Bulchi. Análises não direcionadas via cromatografia gasosa bidimensional abrangente ‘mais rápida’ acoplada com espectrometria de massas por tempo de voo faster-GC×GC-TOFMS. 2023. 99 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Appears in Collections:	Química

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