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In diesem Artikel

  • Zusammenfassung
  • Zusammenfassung
  • Einleitung
  • Protokoll
  • Ergebnisse
  • Diskussion
  • Offenlegungen
  • Danksagungen
  • Materialien
  • Referenzen
  • Nachdrucke und Genehmigungen

Zusammenfassung

A two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry method is described for characterization of the aqueous fraction of bio-crude produced from hydrothermal liquefaction of algae. This protocol can also be employed to analyze the aqueous fraction of liquid products from fast pyrolysis, catalytic fast pyrolysis, catalytic deoxygenation and hydro-treating.

Zusammenfassung

Zweidimensionale Gaschromatographie gekoppelt mit time-of-flight-Massenspektrometrie ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Identifizierung und Quantifizierung von chemischen Komponenten in komplexen Mischungen. Es wird oft zu analysieren Benzin, Jet-Fuel, Diesel, Bio-Diesel und die organische Fraktion von Bio-Rohöl / Bio-Öl verwendet. In den meisten dieser Analysen ist die erste Dimension der Trennung unpolare, durch eine polare Trennung. Die wässrigen Fraktionen von Bio-Rohöl und andere wässrige Proben aus Biokraftstoffproduktion wurden mit ähnlichen Spaltenkombinationen untersucht. Jedoch Probenvorbereitungstechniken wie Derivatisierung, Lösungsmittelextraktion und Festphasenextraktion notwendig waren vor der Analyse. In dieser Studie wurden durch zweidimensionale Gaschromatographie wässrigen Fraktionen aus der hydrothermalen Verflüssigung von Algen gewonnen wurden, ohne vorherige Probenvorbereitungstechniken mit time-of-flight-Massenspektrometrie gekoppelt gekennzeichnet eine polare Trennung in der ersten Dimension verwendet, gefolgtdurch eine nicht-polare Trennung in der zweiten. Zweidimensionale Plots aus dieser Analyse wurden mit denen aus der traditionellen Säulenkonfiguration verglichen. Ergebnisse aus qualitative Charakterisierung der wässrigen Fraktionen von Algen bio-Rohöl werden ausführlich diskutiert. Die Vorteile der Verwendung eines polaren durch eine unpolare Trennung gefolgt Trennung zur Charakterisierung von organischen Stoffen in wässrigen Proben mittels zweidimensionaler Gaschromatographie gekoppelt mit time-of-flight-Massenspektrometrie werden hervorgehoben.

Einleitung

Stetiges Wachstum in der Nachfrage nach flüssigen Brennstoffen, die Endlichkeit der fossilen Brennstoffe, die Unsicherheit der Versorgung mit fossilen Brennstoffen, und die Sorgen über die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre haben 1 für nachwachsende Rohstoffe weltweit das Bewusstsein erhöht. Solarenergie (einschließlich der Photovoltaik und solarthermische), Windenergie, Wasserkraft, Geothermie und Biomasse sind die wichtigsten erneuerbaren Quellen , die möglicherweise mit fossilen Energieprodukt 2 ersetzen könnte. Von diesen ist Biomasse die einzige Kohlenstoff basierende alternative Energiequelle für die Herstellung von flüssigen Kraftstoffen und hochwertige Chemikalien 3. Biomasse umfasst alle organischen Material, wie Waldressourcen, landwirtschaftlichen Abfällen, Algen, Ölsaaten, feste Siedlungsabfälle und kohlenstoffreiche Industrieabfälle (zB aus der Zellstoff- und Papierindustrie oder der Lebensmittelverarbeitung) 1. Biomasse wird in zwei Kategorien eingeteilt: Lignocellulose-und nicht-holzigen Einsatzstoffe auf Basis von comPositionscharakteristika. Lignocellulose - Biomasse besteht aus Kohlenhydraten und Lignin, während nicht-holzigen Einsatzstoffe haben Proteine, Kohlenhydrate und Lipide / Öle 4. Lignocellulose - Einsatzmaterial, von terrestrischen Pflanzen gewonnen werden , können nur 30% der aktuellen flüssigen Kraftstoff (Benzin, Düsentreibstoff und Dieselkraftstoff) erfüllen die Nachfrage , wenn nachhaltig angebauten und geernteten 5,6. Daher nicht holzigen Wasser Mikroorganismen wie Mikroalgen und Pilzen, werden als potenzielle Einsatzstoffe für die Produktion von erneuerbaren flüssigen Brennstoffen Lignocellulose-Ressourcen zu ergänzen.

Microalgae Einsatzmaterialien haben das Potenzial , zu aktuellen flüssigen Kraftstoffen verlangen 7,8 erfüllen. Algen haben viele Vorteile: hohe Flächenproduktivität 8, die Fähigkeit , in geringer Qualität, Brack- oder Meerwasser 9, und die Fähigkeit zu wachsen 7,8 energiereichen Triglyceride oder Kohlenwasserstoffe zu akkumulieren. Die hydrothermale Verflüssigung (HTL) ist eine praktikable und skalierbare conversion Prozess, der 10,11 Wasser natürlich im Zusammenhang mit Algen oder Wassereinsatzstoffe verwendet. Es ist ein thermo-chemisches Verfahren mit Betriebstemperaturen von 250-400 ° C und Betriebsdrücke von 10-25 MPa, die ein flüssiges Produkt erzeugt, oder Bio-Rohöl, das in einer Kraftstoffmischkomponente aufgerüstet werden kann. Bio-Rohöl aus HTL von Algen produziert hat unterscheidbar und leicht trennbar organischen und wässrigen Fraktionen. Die organische Fraktion von Bio-Rohöl kann effizient durch katalytische Hydrobehandlungsverfahren 11 in einer Raffinerie bereit Mischkomponente umgewandelt werden. Die wässrige Fraktion von Bio-Rohöl enthält ~ 30% der gesamten Kohlenstoff in der Beschickung Algen. Obwohl Tausende von Verbindungen in der HTL wässrigen Strom identifiziert wurde, bestehen die vorherrschende Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht Oxygenate (einschließlich Säuren, Alkohole, Ketone und Aldehyde) durch den Abbau von Kohlenhydraten gebildet und Lipiden und Stickstoffheterocyclen (einschließlich Pyrrole, Pyridine , pyrazinES und Imidazole) , abgeleitet von Proteinzersetzungs 12. Studien über die wässrige Fraktion unter Verwendung von insgesamt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sowie die Nachhaltigkeit zu verbessern, sind im Gange. Synthesegas kann aus der wässrigen Fraktion von Algen bio-Rohöl durch katalytische hydrothermale Vergasung 10,13, 14 hergestellt werden. Alternativ organics in der wässrigen Fraktion auch katalytisch zur Kraftstoffadditive und Spezialchemikalien umgewandelt werden können. Forschung auf die katalytische hydrothermale Vergasung und Katalysator-Screening-Studien zur Umwandlung von organischen Stoffen in der wässrigen flüssigen Phase der Optimierung ist derzeit im Gange am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Für diese Arbeit wird sowohl qualitative als auch quantitative Charakterisierung der wässrigen Fraktion von Algen Bio-Rohöl erforderlich. Da die wässrige Fraktion von Algen bio-Rohöl ist ein Abfallstrom betrachtet, gibt es sehr wenige Studien, die die wässrige Fraktion von Algen bio-rohes 13,15 analysiert. Außerdem jüngstenStudien zu dem Schluss , dass diese HTL Algen Wasser in hochwertige Bio-Produkte umzuwandeln , die Nachhaltigkeit sowie Wirtschaftlichkeit eines HTL-basierten Bioraffinerie 11 verbessern würde. Deshalb fokussiert diese Studie ein Verfahren zur qualitativen Charakterisierung der wässrigen Fraktion von Bio-Rohöl aus HTL von Algen durch zweidimensionale Gaschromatographie gekoppelt mit time-of-flight-Massenspektrometrie (GC × GC-TOF-MS), erhalten auf die Entwicklung.

GC × GC-TOF-MS ist die vielversprechendste chromatographische analytische Technik Auflösung (oder Trennung von chemischen Verbindungen in einer Probe) zu erhöhen, Spitzenleistung (dh Anzahl der aufgelösten Peaks), Signal-Rausch - Verhältnis (zur Identifizierung von chemischen Verbindungen , mit hoher Konfidenz) und Co-Elution von chemischen Verbindungen 16 zu vermeiden. Um Auflösung, Spitzenleistung und das Signal-Rausch-Verhältnis zu maximieren, zwei GC-Säulen mit verschiedenen stationären Phasen sind in Reihe mit einem Preßsitz c verbundenonnector oder Mikro-union 17 (siehe Abbildung 1 , die ein Blockdiagramm des GC × GC-TOF-MS - System in dieser Studie verwendet wird). Ein Modulator zwischen dem Presssitzanschluss und sekundären Säulen zu stoppen befindet, neu auszurichten und wieder injizieren die Abwässer aus der primären Säule in die zweite Säule 18. Modulation tritt auf der Sekundärsäule in der vorliegenden Studie als in 1 gezeigt. Die sekundäre Säule dann in die TOF-MS über eine Übertragungsleitungsanordnung verbunden ist.

GC × GC-TOF-MS wurde zuvor für die qualitative und quantitative Analyse von organischen Proben wie Rohöl 16,19, Benzin, Jet-Fuel, Diesel, Bio-Diesel, und der organische Anteil der Bio-Kraftstoff verwendet 20- 22 aus thermo-chemischen sowie thermo-katalytische Umwandlung verarbeitet 23,24 hergestellt. Zur Charakterisierung dieser organischen Proben in GC × GC-TOF-MS-Instrumente, eine lange unpolaren Säule wwie als primäre Spalte verwendet, während eine kurze polare Säule als sekundäre Säule verwendet wurde. Diese herkömmliche Säulenkonfiguration löst chemische Verbindungen , basierend auf Unterschieden in Volatilität über der ersten Dimension, gefolgt von der Polarität in der zweiten Dimension 18. Wässrige oder Wasserproben aus biologischen Prozessen, Lebensmittelverarbeitung und Umwelt Abfälle wurden charakterisiert auch mit ähnlichen Primär- / Sekundärspaltenkonfigurationen , nachdem die Probe war durch die Vorbereitung 17,25-30 Schritte. Probenvorbereitungstechniken wie Derivatisierung, Festphasenextraktion und organischen Lösungsmittelextraktion wurden alle vor verwendet worden × GC-TOF-MS - Analyse 17,27-29,31,32 an GC. Diese Techniken wurden bei Verringerung der Polarität der Verbindungen in der Probe für die Analyse unter Verwendung einer herkömmlichen Spaltenkonfiguration 33 ausgerichtet. Eine alternative Strategie wurde in dieser Studie verwendet auf der Grundlage der Art der Probe (hier polaren organischen Verbindungen in Wasser)Verwendung der umgekehrten primären / sekundären Säulenkonfiguration für GC × GC-TOF-MS-Analyse. Da der wässrigen Fraktion von Bio-Rohöl aus HTL hergestellten polaren Verbindungen 13, eine Säulenkombination eines primären polaren Säule und einem sekundären unpolare Säule wurde im GC × GC-TOF-MS ohne vorgeschalteten Probenvorbereitung eingesetzt. Diese primäre / sekundäre Säulenkombination löst chemische Verbindungen auf Basis von Unterschieden in der Polarität über die erste Dimension, durch die Volatilität in der zweiten Dimension gefolgt. Begrenzte analytische Verfahren existieren in der Literatur für die Charakterisierung von wässrigen Proben unter Verwendung von zweidimensionalen Gaschromatographie ohne vorherige Probenaufbereitung 15.

Das Ziel dieser Studie war es, die chemischen Verbindungen, die in der wässrigen Fraktion von Algen bio-Rohöl zu bestimmen. Um dieses Ziel zu erreichen, eine GC × GC-TOF-MS Datenerfassungsmethode wurde mit einer Säule Kombination von polaren Säule (prim entwickeltary) × unpolare (sekundär). Klenn et al. (2015) vorgeschlagen , dass die Länge der Primärsäule Erhöhung (insbesondere 60 m GC - Säulen) und Absenken des Offset - Temperatur der sekundären Säule in Bezug auf die Primärsäule Spitzenleistung zu maximieren würde und Auflösung 16-18. Daher ist eine 60 m Primärsäule und 5 ° C Offset-Temperatur der sekundären Säule in Bezug auf die primäre Säule wurden in dieser Studie verwendet. Die optimale Modulationsperiode bestimmt wurde ein Protokoll in dieser Studie beschriebenen folgenden (siehe Abschnitt 4). Die optimale Anstiegsrate von GC Säulentemperatur wurde durch einen Versuch und Irrtum - Methode bestimmt und ist vergleichbar mit dem Wert in der Literatur vorgeschlagen 16-18. Um die Vorteile dieser Säulenkombination für wässrige Proben diskutieren haben wir HTL Algen Wasserproben mit der herkömmlichen Säulenkombination aus unpolaren × polar analysiert. Betriebsparameter in der Literatur vorgeschlagen wurden zur Analyse der wässrigen eingesetztFraktion von Algen bio-Rohöl mit einem unpolaren × polaren Säulenkombination 18.

Protokoll

1. Probenvorbereitung

  1. Generieren eines gemischten wässrigen / organischen Produktstrom über eine kontinuierliche Strömung HTL von Algen nach dem Reaktordesign und experimentelle Verfahren in der Literatur 10,11 gefunden.
  2. Verwenden Sie einen Schwerkraftabscheider den Produktstrom in eine wässrige Phase und organische Phase zu trennen.
  3. Filter 10 ml der HTL wässrigen Phase unter Verwendung eines 0,45 & mgr; m Spritzenfilter und im Kühlschrank bei 4 ° C für GC × GC-TOF-MS-Analyse erhalten.

2. Gerätekomponenten

  1. Verwenden Sie einen Gaschromatographen (GC), ausgestattet mit einem Quad-Jet zweistufigen Kühl-basierten Modulator und Time-of-Flight (TOF) Massenspektrometer (MS) für diese Experimente.
  2. Konfigurieren Sie den Autosampler zu injizieren 1 ul jeder Probe oder Standard in den GC. Verwenden Sie einen randomisierten Blockdesign von Probe und Standard - Injektionen für die Autosampler - Sequenz als 13 in der Literatur beschrieben. Die randomized Blockbauweise wird in quantitativen Studien zur Steuerung für den Betrieb des Gerätes verwendet. Unser Labor verwendet das Design routinemäßig auch in vergleichenden Studien Instrument Betrieb zu überprüfen.
  3. Schließen Sie die primäre und sekundäre Spalte eine Pressedichten Stecker vor dem Modulator. Stellen Sie sicher, dass beide Ränder beider primären und sekundären Säulen sind gerade geschnitten, ohne scharfe Kanten vor der Presse dichten Stecker zu verbinden.
  4. Platzieren Zwinge auf der GC-Säule und anschließend Primärsäule in die GC-Injektor verbinden, so dass 5 mm Säule innerhalb des Injektors ist.
  5. Stellen Sie sicher, dass Glaseinsatz, Antihaft-Liner O-Ring und Septen für GC Injektor sind neu und frei von Verunreinigungen.
  6. Verwenden Sie 1/16 x 0,5 mm ID Transferleitung Zwingen die sekundäre Spalte und Übertragungsleitung zu verbinden. Legen Sie eine 0,2 m Teil der Sekundär Spalte in der Transferleitung.
  7. Sicherzustellen, dass ein 0,1 m Teil der Sekundärkolonne im Modulator ist.
  8. Verwenden Sie Helium höchster ReinheitGas als Trägergas für GC bei einer Flussrate von 1,5 ml min -1.
  9. Sicherzustellen, dass in dem Dewar ausreichend flüssigem Stickstoff, der als Kühlmittel in den Modulator wirkt. Das Niveau des flüssigen Stickstoffs in dem Dewar kann ein Manometer an seinem Ausgang vorhergesagt werden. A 69 kPa Lesen des Manometer zeigt an, dass die Dewar voll ist, während 0 kPa zeigt an, dass er leer ist.

3. Protokolle Vor Analyse von Proben

  1. Stellen Sie sicher, es keine größeren Lecks im Gerät sind. Wenn der Vakuummeters Lesen des TOF-MS ist höher als 2,7 × 10 -5 Pa für 1,5 ml min -1 GC Säule Strömungsrate, zeigt dies ein großes Leck im System.
  2. Aufbau der Qualitätskontrolle (QC) Methode und laufen in-built "Erfassungssystem Anpassungen" Protokoll maximale Signalantwort unter Verwendung von Protokoll des Herstellers zu erreichen.
  3. Führen Sie in-built "Instrument Optimierung" Protokolle von QC-Verfahren, in Serie - filament Fokus, Ionenoptik Fokus und Massentests Kalibrierung Protokoll des Herstellers verwendet wird. Stellen Sie sicher, dass Massenkalibrierung Test besteht. Das QC-Verfahren stellt sicher, dass alle Hardware-Parameter des Instruments auf einem optimalen Niveau.
  4. Führen Sie eine "Dichtigkeitsprüfung" mit Protokoll des Herstellers. Analysieren Sie erzeugt automatisch Dichtigkeitsprüfung Bericht. Sicherzustellen , dass die relative Konzentration von 28 (N 2), 32 (O 2) und 18 (Feuchtigkeit) -Ionen unter weniger als 10% sein darf, 3% und 5% der internen Standard - Massenspektren von 69 - Ion, respectively.
  5. Stimmen Sie die TOF-MS Protokoll des Herstellers.
  6. Führen Sie Qualitätskontrollverfahren sowie TOF-MS tune-Protokoll vor und nach der Dichtigkeitsprüfung und auch während Proben und Standards zu analysieren.

4. Protokoll der optimalen Modulationsperiode des Modulators zu bestimmen

  1. Willkürlich wählen Sie einen langen Modulationsperiode (zB 10 sec oder 13 sec). Injizieren einer Probe wie in 2.2 beschrieben.
  2. Identifizieren Sie die Verweilzeit in der zweiten Dimension der Konturdiagramm, nach dem keine Peaks eluieren. Wählen Sie identifizierten zweiten Dimension Retentionszeit als optimale Modulationsperiode dar. 2 deutlich die Identifizierung der Retentionszeit in der zweiten Dimension der Konturplot aufzuklären.
  3. Erhöhen Sie die Zeit Modulation in Schritt 4.1 und die Analyse erneut durchführen , wenn "Wrap - around" 18 beobachtet. Umschlingen Erscheinungen tritt auf, wenn die Spitzen in der zweiten Dimension unterhalb der Basislinie der ersten Dimension eluiert. Beispiel Konturdiagramm für 'allumfassenden' wird in ergänzenden Informationen Abbildung 3 dargestellt.
  4. Wiederholen Sie die Schritte 4.2 und 4.3 bis optimalen Wert bestimmt wird.

5. Experimentelle Parameter Instrument Set-up

  1. Installieren einer polaren (60 mx 0,25 mm x 0,5 & mgr; m Filmdicke) Kapillarsäule als Primärsäule und einem unpolaren (2,3 mx 0,25 mm x 0,5 & mgr; m Filmdicke) capillary Spalte als sekundäre Spalte. Backen sowohl die Primär- und Sekundärspalte für mindestens 2 Stunden zur Entfernung von Spurenmengen an Feuchtigkeit, Luft und Verunreinigungen mit neuen GC-Säulen verbunden.
  2. Verwenden ultrareinen Heliumgas als Trägergas für GC bei einer Flussrate von 1,5 ml min -1.
  3. Stellen Sie die GC-Injektor auf eine Temperatur von 260 ° C und einem Teilungsverhältnis von 1: 250.
  4. Verwenden das folgende Temperaturprogramm für die Primärsäule: eine konstante Temperatur von 40 ° C für 0,2 min durch einen Temperaturanstieg gefolgt bis 260 ° C bei 5 ° C min -1, gefolgt von einer konstanten Temperatur von 260 ° C für 5 min.
  5. Aufrechterhaltung der Modulator Temperatur 5 ° C höher ist als die der Sekundärsäule und der sekundären Säulentemperatur bei 5 ° C höher ist als die der Primärsäule.
  6. Verwenden Sie eine optimale Modulationsperiode von 4 Sekunden mit 0,8 sec heißen Puls und 1,2 sec kaltem Puls. Dieser Wert wird auf dem Protokoll in Sekte beschrieben bestimmt basierendIonen-4.
  7. Stellen Sie den Übertragungsleitungstemperatur bis 270 ° C.
  8. Stellen Sie den Erwerb Verzögerung oder Lösungsmittel Verzögerung auf 0 sec.
  9. Stellen Sie den unteren und höheren Bereich von m / z 35 und 800, beziehungsweise.
  10. Stellen Sie den MS-Detektor Erfassungsrate bei 400 Spektren / s.
  11. Pflegen Sie die MS Detektorspannung bei 150 V höher als der optimierte Wert.
  12. Pflegen Sie die MS-Ionenquellentemperatur bei 225 ° C.

6. Datenanalyse

  1. Führen Sie die Datenverarbeitung unter Verwendung der Software vom Hersteller des Instruments geliefert.
  2. Wählen Sie die folgenden Aufgaben in der Datenanalysemethode - Compute Beginn der Studie finden Spitzen oberhalb der Basislinie, Bibliothek suchen und zu berechnen sind / Höhe.
  3. Verfolgen Sie die Basislinie durch die Datendatei. Geben Sie Baseline Offset als 0,5.
    Eingeben erwarteten Spitzenbreite von 15 sec in der ersten Dimension und 0,15 sec in der zweiten Dimension.
  4. Eingestellt Signal-Rausch-Verhältnis als 5,000 und Ähnlichkeitswerte von> 850 für identifizierung von Verbindungen.
  5. Wählen Sie eine im Handel erhältliche Massenspektrenbibliothek zu chemischen Verbindungen, die in den Proben zu identifizieren und die Bibliotheks-Suchmodus eingestellt zu übermitteln.
  6. Verarbeiten Sie die Datendateien mit dieser Datenanalysemethode unter Verwendung von Protokoll des Herstellers. Es erfordert zumindest 1 h, eine Datendatei zu verarbeiten.

Ergebnisse

Insgesamt Ionenchromatogramm (TIC) für die wässrige Fraktion von Algen bio-Rohöl mit einer Säulenkombination polarer × unpolare ist in 4 gezeigt analysiert erhalten. Die Retentionszeiten und die Ähnlichkeit oder Übereinstimmung Faktorwerte der Verbindungen , die durch die Suche gegen Nationale identifiziert Institute of Standards and Technology (NIST) Bibliothek sind in Tabelle 1 tabelliert. Oxygenate (wie cyclopenatanone, Furanderivate und Dianhy...

Diskussion

Ergebnisse veranschaulichen deutlich die Fähigkeit der Säule Kombination von polaren × unpolare ohne Techniken vor der Probenvorbereitung polaren Verbindungen und leichte flüchtige Stoffe in der wässrigen Fraktion von Algen bio-Rohöl zu lösen. Drastische Peaktailing wurde für organische Säuren und N-Verbindungen beobachtet, während die nicht-polare × polaren Säulenkombination verwendet wird. Dieser Peaktailing wurde nicht für den früh eluierenden Licht organischen Substanzen beobachtet. Dieses Verhalten is...

Offenlegungen

The authors declare that they have no competing financial interests.

Danksagungen

Das Manuskript wurde von Battelle Memorial Institute unter Vertrag Nr DE-AC05-76RL01830 mit dem US Department of Energy verfasst. Die US-Regierung behält und der Verleger, durch den Artikel für die Veröffentlichung der Annahme bestätigt, dass die US-Regierung eine nicht-exklusive behält, bezahlte, unwiderrufliche, weltweite Lizenz zur Nutzung der veröffentlichten Form dieses Manuskript zu veröffentlichen oder zu vervielfältigen oder zu anderen erlauben, zu tun so, für die US-Regierung Zwecke.

Materialien

NameCompanyCatalog NumberComments
GC × GC–TOF/MSLecoPEG4D11DLN15Commercial Pegasus 4D
ChromaTOF version 4.50 LecoData analysis software
Rxi-5MS GC columnRestek134202.3 m column was used from this column.
Stabilwax GC columnRestek10626
HP-5 GC columnAgilent19091J-416
Stabilwax GC columnRestek15121
Presstight ConnectorRestek20430
GC injector linerRestek23305.5
GC Injector ferrulesAgilent5181-3323
Non-stick liner O-ringsAgilent5188-5365
Transfer line ferrulesRestek20212
EthanolSigma-Aldrich459844Chromatography grade
AcetoneSigma-Aldrich414689Chromatography grade
Acetic acidSigma-Aldrich320099Chromatography grade
2-butanoneSigma-Aldrich360473Chromatography grade
Propanoic acidSigma-Aldrich402907Chromatography grade
Butanoic acidSigma-Aldrich19215Chromatography grade
PyridineSigma-Aldrich270970Chromatography grade
PyrazineSigma-Aldrich65693Chromatography grade
AcetamideSigma-Aldrich695122Chromatography grade
2,5-pyrrolididioneSigma-AldrichS9381Chromatography grade
N-methylsuccinimideSigma-Aldrich325384Chromatography grade
N-(2-hydroxyethyl)succinimideSigma-Aldrich444073Chromatography grade

Referenzen

  1. Huber, G. W., Iborra, S., Corma, A. Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering. Chem. Rev. 106, 4044-4098 (2006).
  2. Mata, T. M., Martins, A. A., Caetano, N. S. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 217-232 (2010).
  3. Vispute, T. P., Zhang, H., Sanna, A., Xiao, R., Huber, G. W. Renewable Chemical Commodity Feedstocks from Integrated Catalytic Processing of Pyrolysis Oils. Science. 330, 1222-1227 (2010).
  4. Maddi, B., Viamajala, S., Varanasi, S. Comparative study of pyrolysis of algal biomass from natural lake blooms with lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol. 102, 11018-11026 (2011).
  5. Kim, S., Dale, B. E. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenergy. 26, 361-375 (2004).
  6. von Blottnitz, H., Curran, M. A. A review of assessments conducted on bio-ethanol as a transportation fuel from a net energy, greenhouse gas, and environmental life cycle perspective. J. Clean. Prod. 15, 607-619 (2007).
  7. Hu, Q., et al. Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances. Plant J. 54, 621-639 (2008).
  8. Georgianna, D. R., Mayfield, S. P. Exploiting diversity and synthetic biology for the production of algal biofuels. Nature. 488, 329-335 (2012).
  9. Amaro, H. M., Guedes, A. C., Malcata, F. X. Advances and perspectives in using microalgae to produce biodiesel. Appl. Energy. 88, 3402-3410 (2011).
  10. Elliott, D. C., Biller, P., Ross, A. B., Schmidt, A. J., Jones, S. B. Hydrothermal liquefaction of biomass: Developments from batch to continuous process. Bioresour. Technol. 178, 147-156 (2015).
  11. Elliott, D. C., et al. Process development for hydrothermal liquefaction of algae feedstocks in a continuous-flow reactor. Algal Res. 2, 445-454 (2013).
  12. Sudasinghe, N., et al. High resolution FT-ICR mass spectral analysis of bio-oil and residual water soluble organics produced by hydrothermal liquefaction of the marine microalga Nannochloropsis salina. Fuel. 119, 47-56 (2014).
  13. Panisko, E., Wietsma, T., Lemmon, T., Albrecht, K., Howe, D. Characterization of the aqueous fractions from hydrotreatment and hydrothermal liquefaction of lignocellulosic feedstocks. Biomass Bioenergy. 74, 162-171 (2015).
  14. Onwudili, J. A., Lea-Langton, A. R., Ross, A. B., Williams, P. T. Catalytic hydrothermal gasification of algae for hydrogen production: Composition of reaction products and potential for nutrient recycling. Bioresour. Technol. 127, 72-80 (2013).
  15. Villadsen, S. R., et al. Development and Application of Chemical Analysis Methods for Investigation of Bio-Oils and Aqueous Phase from Hydrothermal Liquefaction of Biomass. Energy Fuels. 26, 6988-6998 (2012).
  16. Klee, M. S., Cochran, J., Merrick, M., Blumberg, L. M. Evaluation of conditions of comprehensive two-dimensional gas chromatography that yield a near-theoretical maximum in peak capacity gain. J. Chromatogr. A. 1383, 151-159 (2015).
  17. Seeley, J. V., Seeley, S. K. Multidimensional Gas Chromatography: Fundamental Advances and New Applications. Anal. Chem. 85, 557-578 (2013).
  18. Mostafa, A., Edwards, M., Gòrecki, T. Optimization aspects of comprehensive two-dimensional gas chromatography. J. Chromatogr. A. 1255, 38-55 (2012).
  19. Zhu, S., et al. A simple model for separation prediction of comprehensive two-dimensional gas chromatography and its applications in petroleum analysis. Anal. Methods. 6, 2608-2620 (2014).
  20. Almeida, T. M., et al. Preliminary Studies of Bio-oil from Fast Pyrolysis of Coconut Fibers. J. Agric. Food Chem. 61, 6812-6821 (2013).
  21. Rathsack, P., et al. Analysis of pyrolysis liquids from scrap tires using comprehensive gas chromatography-mass spectrometry and unsupervised learning. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 109, 234-243 (2014).
  22. Tessarolo, N. S., et al. Assessing the chemical composition of bio-oils using FT-ICR mass spectrometry and comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry. Microchem. J. 117, 68-76 (2014).
  23. Djokic, M. R., Dijkmans, T., Yildiz, G., Prins, W., Van Geem, K. M. Quantitative analysis of crude and stabilized bio-oils by comprehensive two-dimensional gas-chromatography. J. Chromatogr. A. 1257, 131-140 (2012).
  24. Vendeuvre, C., Ruiz-Guerrero, R., Bertoncini, F., Duval, L., Thiebaut, D. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for detailed characterisation of petroleum products. Oil Gas Sci. Technol. 62, 43-55 (2007).
  25. Guo, Q., et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry for the screening of potent swampy/septic odor-causing compounds in two drinking water sources in China. Anal. Methods. 7, 2458-2468 (2015).
  26. Ma, H., et al. Analysis of human breath samples of lung cancer patients and healthy controls with solid-phase microextraction (SPME) and flow-modulated comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC [times] GC). Anal. Methods. 6, 6841-6849 (2014).
  27. Lamani, X., Horst, S., Zimmermann, T., Schmidt, T. Determination of aromatic amines in human urine using comprehensive multi-dimensional gas chromatography mass spectrometry (GCxGC-qMS). Anal. and Bioanal. Chem. 407, 241-252 (2015).
  28. Skoczynska, E., Leonards, P., de Boer, J. Identification and quantification of methylated PAHs in sediment by two-dimensional gas chromatography/mass spectrometry. Anal. Methods. 5, 213-218 (2013).
  29. Tobiszewski, M., Bigus, P., Namiesnik, J. Determination of parent and methylated polycyclic aromatic hydrocarbons in water samples by dispersive liquid-liquid microextraction-two dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry. Anal. Methods. 6, 6678-6687 (2014).
  30. Freitas, L. S., et al. Analysis of organic compounds of water-in-crude oil emulsions separated by microwave heating using comprehensive two-dimensional gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1216, 2860-2865 (2009).
  31. Gunatilake, S. R., Clark, T. L., Rodriguez, J. M., Mlsna, T. E. Determination of five estrogens in wastewater using a comprehensive two-dimensional gas chromatograph. Anal. Methods. 6, 5652-5658 (2014).
  32. Ljungkvist, G., Larstad, M., Mathiasson, L. Determination of low concentrations of benzene in urine using multi-dimensional gas chromatography. Analyst. 126, 41-45 (2001).
  33. Schummer, C., Delhomme, O., Appenzeller, B. M. R., Wennig, R., Millet, M. Comparison of MTBSTFA and BSTFA in derivatization reactions of polar compounds prior to GC/MS analysis. Talanta. 77, 1473-1482 (2009).
  34. Yang, H. P., Yan, R., Chen, H. P., Lee, D. H., Zheng, C. G. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel. 86, 1781-1788 (2007).
  35. Du, Z., et al. Microwave-assisted pyrolysis of microalgae for biofuel production. Bioresour. Technol. 102, 4890-4896 (2011).
  36. Scriven, E. F. V., Murugan, R. . in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. , (2000).
  37. Higashio, Y., Shoji, T. Heterocyclic compounds such as pyrrole, pyridines, pyrrolidine, piperidine, indole, imidazol and pyrazines. Appl. Catal. A: Gen. 260, 251-259 (2004).
  38. Ndaji, F. E., Thomas, K. M. The kinetics of coal solvent swelling using pyridine as solvent. Fuel. 72, 1525-1530 (1993).
  39. Fillon, H., Gosmini, C., Nédélec, J. -. Y., Périchon, J. Electrosynthesis of functionalized organodizinc compounds from aromatic dihalides via a cobalt catalysis in acetonitrile/pyridine as solvent. Tetrahedron Lett. 42, 3843-3846 (2001).
  40. Silin, M. A., Ivanova, L. V., Burov, E. A., Koshelev, V. N., Bordubanova, E. G. Synthesis and testing of polyalkenyl succinimides as components of detergent additives for motor fuels. Pet. Chem. 52, 272-277 (2012).
  41. Bialer, M. Chemical properties of antiepileptic drugs (AEDs). Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 887-895 (2012).
  42. Bellina, F., Rossi, R. Synthesis and biological activity of pyrrole, pyrroline and pyrrolidine derivatives with two aryl groups on adjacent positions. Tetrahedron. 62, 7213-7256 (2006).
  43. Snell, R. W., Shanks, B. H. CeMOx-Promoted Ketonization of Biomass-Derived Carboxylic Acids in the Condensed Phase. ACS Catal. 4, 512-518 (2014).
  44. Manzano, C., Hoh, E., Simonich, S. L. M. Improved Separation of Complex Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Mixtures Using Novel Column Combinations in GC × GC/ToF-MS. Environ. Sci. Technol. 46, 7677-7684 (2012).
  45. van der Westhuizen, R., et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for the analysis of synthetic and crude-derived jet fuels. J. Chromatogr. A. 1218, 4478-4486 (2011).
  46. Omais, B., et al. Investigating comprehensive two-dimensional gas chromatography conditions to optimize the separation of oxygenated compounds in a direct coal liquefaction middle distillate. J. Chromatogr. A. 1218, 3233-3240 (2011).
  47. Wildschut, J., Mahfud, F. H., Venderbosch, R. H., Heeres, H. J. Hydrotreatment of Fast Pyrolysis Oil Using Heterogeneous Noble-Metal Catalysts. Ind. Eng. Chem. Res. 48, 10324-10334 (2009).

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