大氣co2捕獲設(shè)備在酒精中生物源組分的鑒別的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：574　發(fā)布日期：2024-5-28　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

酒精是一類廣泛的化學(xué)化合物，具有許多不同的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，它們可以來(lái)自化石來(lái)源，如天然氣和石油，或來(lái)自可再生資源，如生物質(zhì)。此外，對(duì)于許多工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用，它們可以被化學(xué)改性或與其他化學(xué)品混合。

從化石衍生材料向生物基、可再生材料的轉(zhuǎn)變正在進(jìn)行中�？稍偕状际且环N超低碳化學(xué)品，由可持續(xù)生物質(zhì)制成，通常稱為生物甲醇，或由可再生電力產(chǎn)生的二氧化碳和氫氣制成。在這種情況下，控制來(lái)自可再生資源的材料組分，即生物源組分的需求日益增長(zhǎng)。

基于此，在本應(yīng)用說(shuō)明中，展示了一些酒精樣品的生物源組分結(jié)果并進(jìn)行了討論。基于市場(chǎng)需求，到目前為止，我們更多地關(guān)注了乙醇樣品而不是甲醇樣品，本應(yīng)用展示了在乙醇樣品上進(jìn)行的結(jié)果。本處理方法和可能的關(guān)鍵問(wèn)題對(duì)所有酒精樣本通用。

值得注意的是，在本次研究中，使用了C14-SCAR 分析儀，它能夠在包括酒精在內(nèi)的各種材料上執(zhí)行¹⁴C分析，它是控制工業(yè)化學(xué)品作為燃料或酒精的生物源組分的關(guān)鍵工具。

樣品準(zhǔn)備

生物源組分的測(cè)定是在元素分析儀（EA）中，使用CN（碳氮）配置，從液態(tài)樣品制備的CO₂氣體樣品上進(jìn)行的。作為EA，研究中使用了NCTechnology 8020等分析儀。

基于其化學(xué)式，乙醇中預(yù)期的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52%。因此，對(duì)于每個(gè)乙醇樣品，使用分析天平（精度：0.01 mg）稱量16mg的液體。每個(gè)樣品分布在兩個(gè)錫膠囊中（每個(gè)約8 mg），并在純O₂氣氛中使用EA燃燒。

在提取階段，EA提供的燃燒產(chǎn)物曲線與預(yù)期值兼容，氮值低（<1.5%）。由EA選擇和提取的CO₂在帶有聚四氟乙烯閥的Pyrex燒瓶（體積：250 mL）內(nèi)固化，使用液氮浴。使用渦輪分子泵從安瓿中除去EA載氣（氦氣），然后通過(guò)重新加熱到室溫將CO₂最終重新氣化。

表1.乙醇樣品準(zhǔn)備樣品參數(shù)

結(jié)果

從乙醇樣品制備的CO₂的同位素混合物被插入到C14-SCAR儀器腔室中，在靜態(tài)條件下（170 K溫度和12 mbar壓力）測(cè)量¹⁴C ¹⁶O₂的摩爾分?jǐn)?shù)。

未知樣品的放射性碳摩爾分?jǐn)?shù)參照《NIST草酸，SRM 4990C》標(biāo)準(zhǔn)，其¹⁴C含量等于134.07 pMC，C14-SCAR儀器是基于此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。

對(duì)于每個(gè)樣品，進(jìn)行了20次光譜掃描，總共分析了2小時(shí)。

表2.乙醇樣品測(cè)量結(jié)果

不確定性代表統(tǒng)計(jì)誤差（1σ）。所有測(cè)量的整體不確定性為±2 pMC。

在本研究中，C14-SCAR能夠提供精確的¹⁴C含量測(cè)量，從而揭示樣品的生物源組分比例。這些結(jié)果不僅為乙醇樣品的生物源性提供了確鑿的證據(jù)，也為其他酒精類化合物的分析提供了參考。

碳-14 測(cè)定應(yīng)用廣泛，今天為大家介紹的就是更簡(jiǎn)單、更高性價(jià)比的¹⁴C測(cè)定整套解決方案——

EA-SCAR ¹⁴C同位素測(cè)量系統(tǒng)是基于中紅外分布反饋量子級(jí)聯(lián)激光飽和吸收腔衰蕩（SCAR，Saturated-Absorption Cavity Ring-Down）技術(shù)，通過(guò)前端收集和純化單元獲得高純 CO₂ , 并輸送至 ¹⁴CO₂ 分析儀進(jìn)行同位素在線分析。而便攜式大氣 CO₂ 捕獲裝置能方便客戶外出采樣，并將獲得的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室分析。

相對(duì)傳統(tǒng)的加速質(zhì)譜儀（AMS），EA-SCAR ¹⁴C同位素測(cè)量系統(tǒng)能以更高的測(cè)量頻率和更低廉的成本量化化石燃料對(duì)大氣碳質(zhì)組分的貢獻(xiàn)，可以促進(jìn)建立全國(guó)或重點(diǎn)區(qū)域的¹⁴CO₂ 觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可以更好服務(wù)“雙碳”目標(biāo)。

整套設(shè)備由兩部分組成：1、SCAR ¹⁴C桌面型分析儀；2、ECS 8020 CHNS/O元素分析儀或 ECS 8070大氣CO₂捕獲和純化系統(tǒng)。

飽和吸收腔衰蕩

（SCAR，Saturated-Absorption Cavity Ring-Down）

SCAR ¹⁴C分析儀可與ECS 8020或ECS 8070連接使用，組成性能完備的EA-SCAR測(cè)量系統(tǒng)，用于固體或氣體樣品的同位素分析——

ECS 8020是基于杜馬分析法對(duì)有機(jī)元素進(jìn)行分析，可同時(shí)測(cè)出碳?xì)涞?氧元素。該儀器是基于“閃燃”技術(shù)/層析分離法，是ECS 4010/4024元素分析儀的分析技術(shù)的改進(jìn)版本。二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫和氮?dú)饨?jīng)過(guò)一段恒溫的氣體層析柱（GC柱）進(jìn)行高度分離，通過(guò)TCD檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)并且輸出到軟件中進(jìn)行分析。

ECS 8020從可選的進(jìn)樣器、氧氣的用量以及監(jiān)測(cè)消耗品的狀態(tài)均為全自動(dòng)控制；ECS 8020可測(cè)試不同類型和大小的樣品，包括液體和固體，大量樣品，從微克到克的有機(jī)物均可以被分析；三種不同的進(jìn)樣器，多種規(guī)格的反應(yīng)管滿足不同的應(yīng)用需求；自動(dòng)化系統(tǒng)使儀器的使用更加人性化：自動(dòng)控制氧用量系統(tǒng)可以更好控制氧氣的消耗，實(shí)現(xiàn)消耗狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，優(yōu)化催化劑的使用；創(chuàng)新設(shè)計(jì)的TCD檢測(cè)器是自校準(zhǔn)的，不需要使用參考?xì)怏w；ECS 8020可以連接多款同位素分析儀，用于分析元素中穩(wěn)定同位素的同位素比值。

自動(dòng)化系統(tǒng)檢漏、自動(dòng)化流速設(shè)置；
觸摸屏顯示，方便設(shè)置；
反應(yīng)過(guò)程監(jiān)控，優(yōu)化催化劑使用：氧氣進(jìn)樣量智能調(diào)整，減少耗材消耗；
高靈敏度、準(zhǔn)確度及精確度；
檢測(cè)器無(wú)需利用基準(zhǔn)氣體；
功能強(qiáng)大的分析軟件；
三種進(jìn)樣器（電子進(jìn)樣器、氣動(dòng)進(jìn)樣器及手動(dòng)進(jìn)樣器）；
高效催化劑及準(zhǔn)確測(cè)試流程管控，實(shí)現(xiàn)低運(yùn)營(yíng)及管理成本；
兼容性高，可連接多款同位素分析儀。

創(chuàng)新的ECS 8070大氣CO₂捕獲和純化系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)（10-60分鐘）捕獲和分離每個(gè)樣品（10-100 mg）相對(duì)大量的CO₂。采用吸附/解吸原理，用創(chuàng)新的純化線路，可以消除水、VOC和NO_X，只留下純CO₂氣體。使用自動(dòng)空氣泵吸附/解吸使得系統(tǒng)使用非常簡(jiǎn)單，通過(guò)新的C-Quantum CO₂吸附系統(tǒng)，可以通過(guò)自動(dòng)再生系統(tǒng)處理大量的CO₂，與其他系統(tǒng)相比，測(cè)量精度高，性能更好。ECS 8070 大氣CO₂兼容性高，容易對(duì)接各類同位素檢測(cè)設(shè)備以測(cè)定碳穩(wěn)定同位素和放射性成因¹⁴C的同位素比值。

自動(dòng)化操作，用戶使用友好；
允許更好的使用消耗品，并自動(dòng)監(jiān)控其狀態(tài)，自動(dòng)泄露測(cè)試；
三種可選配置：僅吸附、僅解吸、根據(jù)需要完成吸附/解吸循環(huán)；
用戶可以設(shè)置所有的儀器參數(shù)，包括CO₂捕集阱溫度，載氣壓力和解吸時(shí)間；
便攜式，可充電和輕量級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)取樣器；
專用CO₂烘箱，快速加熱和冷卻循環(huán)；
功能強(qiáng)大的測(cè)試軟件，結(jié)果可視化；
兼容性高，可與¹³C質(zhì)譜儀聯(lián)用，應(yīng)用于考古年代測(cè)定。

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