ISO 2620:2024

Analysis of natural gas — Biomethane — Determination of VOCs by thermal desorption gas chromatography with flame ionization and/or mass spectrometry detectors

This document describes a method for sampling and analysis of volatile organic compounds (VOCs), including siloxanes, terpenes, organic sulfur compounds, in natural gas and biomethane matrices, using thermal desorption gas chromatography with flame ionization and/or mass spectrometry detectors (TD-GC-FID/MS).

Analyse du gaz naturel — Biométhane — Détermination des COV par chromatographie en phase gazeuse à désorption thermique avec détecteurs à ionisation de flamme et/ou spectrométrie de masse

Le présent document décrit une méthode de prélèvement et d'analyse des composés organiques volatils (COV), y compris les siloxanes, les terpènes, les composés soufrés organiques, présents dans les matrices de gaz naturel et de biométhane, par chromatographie en phase gazeuse à désorption thermique avec détecteurs à ionisation de flamme et/ou spectrométrie de masse (TD-GC-FID/MS).

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 24-Mar-2024
• ICS: 75.060 - Natural gas
• Technical Committee: ISO/TC 193/SC 1 - Analysis of natural gas
• Drafting Committee: ISO/TC 193/SC 1 - Analysis of natural gas
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 25-Mar-2024
• Due Date: 09-May-2025
• Completion Date: 25-Mar-2024

Relations

• Consolidates: ISO 17757:2019 - Earth-moving machinery and mining — Autonomous and semi-autonomous machine system safety
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 2620
First edition
Analysis of natural gas —
2024-03
Biomethane — Determination
of VOCs by thermal desorption
gas chromatography with
flame ionization and/or mass
spectrometry detectors
Analyse du gaz naturel — Biométhane — Détermination des
COV par chromatographie en phase gazeuse à désorption
thermique avec détecteurs à ionisation de flamme et/ou
spectrométrie de masse
Reference number
© ISO 2024
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Reagents and materials . 1
5.1 Individual VOCs .1
5.2 Dilution solvent .2
5.3 Sorbents .2
6 Apparatus . 2
7 Preparation . 2
7.1 Field tube blanks.2
7.2 Solutions for liquid spiking .3
7.2.1 General .3
7.2.2 Solution containing approximately 0,2 mg/ml of each component .3
7.2.3 Solution containing approximately 0,04 mg/ml of each component .3
7.2.4 Solution containing approximately 0,01 mg/ml of each component .3
7.2.5 Standard tubes loaded with liquid spiking .3
8 Sampling . 3
9 Sample handling . 4
10 Procedure . 4
10.1 Desorption and analysis . .4
10.2 Quantification . . .6
10.3 Calculations .6
11 Quality assurance . 7
12 Test report . 7
Bibliography . 8

iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 193, Natural gas, Subcommittee SC 1, Analysis
of natural gas, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 408, Natural gas and biomethane for use in transport and biomethane for injection in the natural gas
grid, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.

iv
Introduction
This document supports the implementation of specifications for biomethane and biogas when used in the
natural gas grids and when used as a transport fuel. Implementation of these specifications require fit-for-
purpose test methods with known performance and acceptable metrological traceability to support the
trade in renewable gases and conformity assessment.
Depending on the production method, biogas usually contains volatile organic compounds (VOCs) such as
terpenes, siloxanes, hydrocarbons, sulfur containing compounds, oxygenated hydrocarbons, halogenated
hydrocarbons, ketones, alcohols, and esters. VOCs can also be found in the biomethane even after upgrading.

v
International Standard ISO 2620:2024(en)
Analysis of natural gas — Biomethane — Determination of
VOCs by thermal desorption gas chromatography with flame
ionization and/or mass spectrometry detectors
1 Scope
This document describes a method for sampling and analysis of volatile organic compounds (VOCs),
including siloxanes, terpenes, organic sulfur compounds, in natural gas and biomethane matrices, using
thermal desorption gas chromatography with flame ionization and/or mass spectrometry detectors (TD-
GC-FID/MS).
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14532, Natural gas — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 14532 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Principle
A measured volume of sample gas is drawn through one sorbent tube where VOCs are retained while highly
volatile organic compounds as methane matrix gas pass through. Desorption of the tubes is then carried out
by thermal desorption (TD) in which the adsorbed substances are released with heat and then transferred
into a gas chromatograph (GC) equipped with a capillary column, a mass spectrometer (MS) and/or a flame
ionization detector (FID). MS data of the separated VOC components are compared with a mass spectral
library for compound identification. The use of the specific ions in addition to the retention time ensure
positive identification of a given VOC. Retention indices can also be used to identify peaks by comparing
measured retention indices with tabulated values. Quantification is performed using either the FID and/or
the MS detector. The expected quantification limit is (2-5) ng which is equivalent to (20-50) μg/m in the
sampled gas assuming a 100 ml gas sample volume.
5 Reagents and materials
5.1 Individual VOCs
For calibration purposes, purity > 99 %. Standard mixtures commercially available.

5.2 Dilution solvent
Dilution solvent of chromatographic quality, for preparing blend solutions for liquid spiking shall be free
from compounds of interest and compounds co-eluting with the compound(s) of interest (e.g. in methanol or
diethylether).
5.3 Sorbents
Sorbent are preconditioned and kept in a clean atmosphere.
EXAMPLE 2,6-diphenylphenylene oxide polymer.
Tubes compatible with the thermal desorption instrument to be used (6.8.3), typically containing 200 mg
sorbent, shall be sealed with for example screw-cap fittings with polytetrafluoroethylene.
The conditioning temperature shall not exceed the maximum rated temperature for the adsorbent resin.
The desorption tube shall preferably be conditioned 25 °C higher than the temperature at which it will be
desorbed.
6 Apparatus
6.1 Micro-syringe, 5 µl or 10 µl liquid syringe readable to 0,1 µl.
6.2 Gas-tight syringe, 100 ml readable to 5 ml, for indirect sampling.
6.3 Tubings, silicon-free and sulfur-free tubings.
6.4 Volumetric flask, in inert material, e.g. glass, quartz, polytetrafluoroethylene, 50 ml, class A.
6.5 Flowrate controller, volumetric, (50 to 500) ml/min readable to 2 ml/min.
6.6 Precision scale, 1 mg to 20 mg readable to 0,1 mg.
6.7 Sampling system, capable of accurately and precisely drawing natural gas or biomethane flow
through the sorbent tubes.
6.8 Gas chromatograph
6.8.1 Detectors, mass spectrometer in electron ionization (EI) mode and
...

Norme
internationale
ISO 2620
Première édition
Analyse du gaz naturel —
2024-03
Biométhane — Détermination des
COV par chromatographie en phase
gazeuse à désorption thermique avec
détecteurs à ionisation de flamme
et/ou spectrométrie de masse
Analysis of natural gas — Biomethane — Determination of VOCs
by thermal desorption gas chromatography with flame ionization
and/or mass spectrometry detectors
Numéro de référence
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© ISO 2024
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 1
5 Réactifs et matériaux . 2
6 Appareillage . 2
7 Préparation . 3
7.1 Blancs de prélèvements .3
7.2 Solutions pour dopage liquide .3
7.2.1 Généralités .3
7.2.2 Solution contenant environ 0,2 mg/ml de chaque composé .3
7.2.3 Solution contenant environ 0,04 mg/ml de chaque composé .3
7.2.4 Solution contenant environ 0,01 mg/ml de chaque composé .4
7.2.5 Tubes étalons chargés avec dopage liquide .4
8 Échantillonnage . 4
9 Manipulation des échantillons . . 5
10 Mode opératoire . 5
10.1 Désorption et analyse . .5
10.2 Quantification . . .6
10.3 Calculs .6
11 Assurance qualité . 7
12 Rapport d'essai . 7
Bibliographie . 9

iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du
document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l'ISO
(voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel, sous-comité SC 1, Analyse
du gaz naturel, en collaboration avec le Comité Européen de Normalisation (CEN) Comité Technique CEN/TC
408, Biométhane pour utilisation dans les transports et injection dans le réseau de gaz naturel, conformément à
l’accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.

iv
Introduction
Le présent document vient en appui de la mise en œuvre des spécifications relatives au biométhane et au
biogaz lorsqu'ils sont utilisés dans les réseaux de gaz naturel et comme carburant destiné au transport. La
mise en œuvre de ces spécifications exige des méthodes d'essai adaptées offrant des performances connues
ainsi qu'une traçabilité métrologique acceptable pour soutenir le marché des gaz renouvelables et permettre
l’évaluation de leur conformité.
Selon la méthode de production, le biogaz contient généralement des composés organiques volatils (COV) tels
que des terpènes, des siloxanes, des hydrocarbures, des composés contenant du soufre, des hydrocarbures
oxygénés, des hydrocarbures halogénés, des cétones, des alcools et des esters. Même après traitement, il est
possible de trouver des COV dans le biométhane.

v
Norme internationale ISO 2620:2024(fr)
Analyse du gaz naturel — Biométhane — Détermination des
COV par chromatographie en phase gazeuse à désorption
thermique avec détecteurs à ionisation de flamme et/ou
spectrométrie de masse
1 Domaine d'application
Le présent document décrit une méthode de prélèvement et d'analyse des composés organiques volatils
(COV), y compris les siloxanes, les terpènes, les composés soufrés organiques, présents dans les matrices
de gaz naturel et de biométhane, par chromatographie en phase gazeuse à désorption thermique avec
détecteurs à ionisation de flamme et/ou spectrométrie de masse (TD-GC-FID/MS).
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 14532, Gaz naturel — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions donnés dans l'ISO 14532 s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
4 Principe
Un échantillon de gaz d'un volume mesuré est prélevé au travers d’un tube adsorbant, qui retient les COV,
mais laisse passer les composés organiques fortement volatils tels que la matrice méthane. La désorption
des tubes est ensuite réalisée par désorption thermique (TD): les substances adsorbées sont libérées par la
chaleur, puis transférées dans un chromatographe en phase gazeuse (GC) équipé d'une colonne capillaire
et d'un spectromètre de masse (MS) et/ou d’un détecteur à ionisation de flamme (FID). Les données du MS
relatives aux composés organiques volatils séparés sont comparées à une bibliothèque de spectres de masse
à des fins d'identification des composés. L'utilisation d'ions spécifiques en plus du temps de rétention assure
une identification positive d'un COV donné. Les indices de rétention peuvent également être utilisés pour
identifier les pics en comparant les indices de rétention mesurés à des valeurs tabulées. La quantification
est réalisée à l'aide du détecteur FID et/ou du détecteur MS. La limite de quantification prévue est 2 ng -
3 3
5 ng, qui équivaut à 20 μg/m - 50 μg/m dans le gaz prélevé, en présumant d'un volume de prélèvement
de 100 ml.
5 Réactifs et matériaux
5.1 COV individuels, à des fins d'étalonnage
À des fins d'étalonnage. Pureté > 99 %. Mélanges standards disponibles dans le commerce.
5.2 Solvant de dilution
Le solvant de dilution de qualité chromatographique, pour préparer les solutions de mélange pour dopage
liquide, doit être exempt de composés co-éluant avec le ou les composés d'intérêt (par exemple: dans le
méthanol ou l'éther diéthylique).
5.3 Supports adsorbants
Support adsorbant préconditionné et maintenu dans une atmosphère propre.
EXEMPLE Polyoxyde de 2,6-diphénylphénylène.
Les tubes, compatibles avec l'instrument de désorption thermique à utiliser (6.8.3), contenant généralement
200 mg d’adsorbant, doivent être fermés à l'aide, par exemple, de bouchons à vis en polytétrafluoroéthylène.
Il convient que la température de conditionnement ne dépasse pas la température nominale maximale de
la résine adsorbante. Il convient que le tube à désorption soit de préférence conditionné à une température
25 °C supérieure à la température à laquelle il sera désorbé.
6 Appareillage
6.1 Microseringue, seringue à liquide de 5 µl ou 10 µl, offrant une graduation à 0,1 µl près.
6.2 Seringue étanche aux gaz, de 100 ml et offrant une graduation à 5 ml près, pour échantillonnage
indirect.
6.3 Tubes, exempts de silicium et de soufre.
6.4 Fiole jaugée, en matériau inerte, par exemple du verre, du quartz, du polytétrafluoroéthylène, 50 ml,
classe A.
6.5 Régulateur de débit, volumétrique
...