生物柴油气相色谱分析仪（GC-FID）– ToronGC™ 6751
生物柴油气相色谱仪（ASTM D6584）：B100 中游离甘油、总甘油、单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯的测定
ASTM D6584 气相色谱仪可测定源自植物油或动物脂肪的脂肪酸甲酯 (FAME) 生物柴油中的游离甘油、总甘油、单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯。这些分析物受 ASTM D6751 和 EN 14214 标准的监管，这些标准规定了 B100 批次生物柴油在符合调合原料或纯燃料标准之前必须达到的最大允许甘油酯浓度。ToronGC™ 6751 为生产实验室和第三方检测机构提供了一套符合标准的分析系统，用于进行质量测定。
该分析仪将火焰离子化检测器 (FID) 与真正的冷柱上进样口相结合。与分流/不分流进样口不同，冷柱上进样系统将样品直接沉积到分析柱上，进样温度低于溶剂沸点。这可以防止较重的甘油酯在分离开始前选择性蒸发，从而在整个质量范围内保持分析物的完全转移，避免不稳定的甘油三酯组分的选择性损失或热降解。
分离在非极性生物柴油分析柱（10 μm × 0.32 mm 内径，0.1 μm 膜厚）上进行，该分析柱通过一个无泄漏的高温吹扫金属三通接头连接到一个 1 μm × 0.53 mm 内径的保护预柱。该色谱柱适用于本方法所需的宽温度循环，并在其使用寿命内保持可重复的保留时间。
生物柴油气相色谱分析仪 (GC-FID) – ToronGC™ 6751 应用
- 生物柴油生产质量控制：验证成品 B100 是否符合 ASTM D6751 和 EN 14214 中规定的游离甘油、总甘油和甘油酯限值，然后才能批准一批产品出售或混合。
- 第三方燃料检测实验室：为独立的认证实验室配备 GC-FID 系统，该系统配置用于对生产商提交的样品进行 ASTM D6584 甘油和甘油酯测定。
- 酯交换过程监控：跟踪反应器关键阶段的单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯水平，以确认转化率在批次进行之前已达到所需的收率。
- 可再生燃料监管合规性：支持供应商对 B100 进行认证，使其符合美国可再生燃料标准 (RFS2) 或加州低碳燃料标准 (LCFS) 计划，这些计划均以 ASTM D6751 作为管理质量规范。
- 研究和原料开发：量化新型原料制备的实验性脂肪酸甲酯批次中的甘油和甘油酯组分，支持原料鉴定和反应参数优化。
- 燃料终端和混合作业：允许终端实验室在将 B100 原料纳入 B5、B10 或 B20 柴油池之前，验证其接收时的质量。
标准
- ASTM D6584 — 采用气相色谱法测定 B100 脂肪酸甲酯生物柴油中总单甘油酯、总二甘油酯、总三甘油酯、游离甘油和总甘油的标准测试方法；本分析仪配置并验证可执行该方法。
- ASTM D6751 — 用于中馏分燃料的生物柴油 B100 混合原料的标准规范；规定了成品 B100 在商业燃料用途中必须满足的甘油和甘油酯的最大允许浓度。
- EN 14214 — 欧洲脂肪酸甲酯 (FAME) 规范，适用于柴油发动机和加热应用；规定了需要欧洲认证的市场的甘油酯浓度限制，其范围与 ASTM D6751 规定的限制相当。
生物柴油气相色谱分析仪 (GC-FID) – ToronGC™ 6751 主要特点
- 真正的冷柱上进样口：将低于溶剂沸点的样品直接沉积到分析柱上，实现对整个甘油酯质量范围的无偏转移，并防止不稳定的甘油三酯成分在进样口处降解。
- 10.2 英寸触摸液晶显示屏，可实时监控：同时显示烤箱温度、检测器状态和载气压力，以便操作员在运行过程中无需浏览单独的菜单即可确认运行条件。
- 五阶段温度程序：可满足在一次连续运行中洗脱挥发性甘油馏分和高沸点甘油三酯馏分所需的宽炉升温范围。
- FID 和毛细管入口均采用电子压力控制 (EPC)：在进样之间保持流量和入口压力恒定，无需手动调节，从而支持整个样品批次的保留时间重现性。
- 过温保护，可配置关机限值：如果任何区域超过用户定义的阈值，则自动关闭烤箱电源，从而保护生物柴油分析柱在高温升温过程中免受不可逆的热损坏。
- 载气压力损失保护：当入口压力下降时，关闭炉膛加热，防止气瓶或调节器故障时发生塔柱氧化。
- 智能后门温度控制：动态调节烤箱门角度，以在环境室温变化的情况下保持设定点，并在整个运行过程中将设定点精度保持在±0.1°C。
- 支持多达四种检测器配置：允许仪器同时运行 FID 和 TCD，或重新配置用于除生物柴油以外的其他石油和燃料 GC 应用。
- 19 位自动进样器：可在夜间无人值守地处理衍生化生物柴油样品，从而减少高通量质量控制实验室中每个样品的人工操作时间。
- 故障代码显示自诊断：通过屏幕上的代码识别色谱柱、检测器和载气故障，使操作员无需外部维修手册即可定位和解决故障。
理论与方法
甘油和甘油酯（单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯）是极性高沸点化合物，无法以原形直接注入气相色谱柱，否则会在进样口发生吸附或热损失。分析前，每个样品均需用吡啶中的MSTFA（N-甲基-N-三甲基硅烷基三氟乙酰胺）进行处理，将甘油和甘油酯骨架上的羟基转化为三甲基硅烷基（TMS）醚衍生物。衍生化处理提高了化合物的挥发性，使每种分析物都能顺利通过色谱柱，而不会发生不可逆的表面结合或分解。
在衍生化之前，向样品中添加两种内标：1,2,4-丁三醇（IS1）用于甘油组分，三辛酸甘油酯（IS2）用于甘油酯组分。四种参考化合物（甘油、单油酸甘油酯、二油酸甘油酯和三油酸甘油酯）用于建立校准曲线。衍生化后的样品通过19位自动进样器加载到冷柱上进样口，并直接沉积到生物柴油分析柱上进行分离。
采用五级升温程序，依次将甘油组分和三种甘油酯类洗脱至火焰离子化检测器（FID）中，产生的信号与每种化合物的碳质量成正比。峰面积与相应内标的比值可得出游离甘油、总甘油和每种甘油酯类的绝对质量分数（% m/m），然后将其与 ASTM D6751 和 EN 14214 标准中的限值进行比较，以确定该批次样品的合格/不合格状态。
生物柴油气相色谱分析仪（GC-FID）– ToronGC™ 6751 技术规格
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 温控范围 | 室温 +5°C 至 400°C |
| 温度增量 | 0.1℃， |
| 温控精度 | ±0.1℃ |
| 温度程序控制阶段 | 5阶段 |
| 每阶段的停留时间 | 0 至 999 分钟（以 0.1 分钟为增量） |
| 最大加热速率（200°C 或以下） | 40°C /分钟 |
| 最大加热速率（高于 200°C） | 20°C /分钟 |
| 探测器 | 火焰离子化检测器 (FID) |
| 注射系统 | 真正的冷柱上入口 |
| 分析柱 | 非极性，内径 10 μm x 0.32 mm，膜厚 0.1 μm |
| 警卫前列 | 1毫米 x 0.53毫米内径 |
| 最大探测器位置 | 4 |
| 展示 | 10.2英寸触摸液晶屏 |
| 自动进样器容量 | 19位置 |
| 压力/流量控制 | FID和毛细管入口处的电子压力控制(EPC) |
| 衍生化试剂 | 吡啶中的MSTFA |
| 内部标准 | 1,2,4-丁三醇（IS1）和三辛酸甘油酯（IS2） |
化合物限度参考（EN 14214）
| 复合肥产线 | 最大百分比 m/m |
|---|---|
| 游离甘油 | 0.02 |
| 甘油单酯 | 0.80 |
| 二甘油酯 | 0.20 |
| 甘油三酯 | 0.20 |
| 总甘油 | 0.25 |