Summary

Количественный детектирования следов взрывчатых паров запрограммированными Температура десорбции газовой хроматографии-электронного захвата детектора

Published: July 25, 2014
doi:

Summary

Трассировка взрывоопасные пары тротила и гексогена, собранные на сорбента заполненные тепловых трубок десорбции были проанализированы с использованием запрограммированной температуры десорбции систему, соединенную с GC с детектором электронного захвата. Инструментальный анализ в сочетании с прямым методом жидкого осаждения, чтобы уменьшить изменчивость выборки и учета приборов дрейфа и потерь.

Abstract

Прямое жидкость отложение стандартам решений на сорбента заполненные термодесорбции труб используется для количественного анализа следовых проб паров взрывчатых. Метод прямого жидкость осаждение дает более высокую точность между анализа проб пара и анализа стандартов решением, чем использование отдельных методов инъекции для парах и растворах, т.е. образцы, собранные на парах пробирок и стандартов, подготовленных во флаконах решений. Кроме того, способ может объяснить потерь приборов, что делает его идеальным для минимизации изменчивости и количественный след химического обнаружения. Метод газовой хроматографии с детектором электронного захвата является конфигурация приборов чувствительны к нитро-энергетики, таких как TNT и RDX, из-за их относительно высокой сродства к электрону. Тем не менее, пара количественное определение этих соединений трудно без жизнеспособных стандартов пара. Таким образом, мы исключаем требование стандартов паров путем объединениячувствительность приборов с прямым протокола жидкого осаждения для анализа следовых образцы паров взрывчатого вещества.

Introduction

Газовой хроматографии (ГХ) является одним из основных техника инструментальный анализ аналитической химии и, возможно, такой же распространенной, как горячей плите или баланс в химической лаборатории. GC-измерительные приборы могут быть использованы для подготовки, идентификации и количественного определения множества химических соединений и может быть соединен с множеством детекторов, таких как пламенно-ионизационным детекторами (FIDS), фото-ионизации детекторов (PID), тепловых датчиков проводимости ( ВЗР), захват электрона детекторы (ECDs) и масс-спектрометры (MS), в зависимости от анализируемых, методологии и применения. Образцы могут быть введены через стандартный входе сплит / без деления потока при работе с небольшими решений образцов, специализированных входных отверстий анализа свободное пространство, в твердой фазе Микроэкстракция (SPME) шприцы, или тепловых систем десорбции. ГХ-МС часто стандартный метод, используемый в валидации и верификации приложений альтернативных или появляются, методов обнаружения из-за его полезности, гибкости,и идентификация мощности с установленных химических баз данных и библиотек 1 -. 7 ГК и связанные с ним выборки и обнаружения компонентов идеально подходит для рутинного химического анализа и более специализированными, бросая вызов аналитических приложений.

Аналитический применение повышение интереса к военной, внутренней безопасности, а также коммерческих предприятий является проследить обнаружения взрывчатых веществ паров, с обнаружением в том числе идентификации и количественного определения. Трассировка обнаружения взрывчатых веществ из паровой фазы является уникальным аналитический вызов химии, потому что аналиты, такие как 2,4,6-тринитротолуол (ТНТ) и циклотриметилентринитрамин (RDX) имеют физические свойства, которые делают их особенно трудно обрабатывать и отдельный использованием более широкий и общий химический анализ методологий. Относительно низкое давление пара и суб (м.д. V) концентрацией насыщенных частей на миллион по объему пара, в сочетании с относительно высокими коэффициентами прилипания, necessitели специальные протоколы отбора проб, приборы и методы количественного 8 – 12. GC соединен с Capture электронный детектор (ECD) или масс-спектрометра (MS) является эффективным методом для количественного взрывных анализируемых, в частности динитротолуол (ДНТ), TNT, и RDX . 6,13 – 17 GC-ECD является особенно полезным для нитро-энергетических соединений из-за их относительно высокой сродством к электрону. Агентство охраны окружающей среды США (EPA) создал стандартные методы обнаружения взрывчатых веществ анализируемого с помощью GC-ECD и ГХ-МС, но эти методы были направлены на образцах в растворе, например, грунтовые воды, а не образцов, собранных в паровой фазе. 2 , 18 – 23 Для того, чтобы обнаружить взрывоопасные пары, альтернативные протоколы отбора проб должны быть использованы, например, коллекции паров с сорбента заполненные тепловых образцов десорбции труб, но количественного определения остается сложной из-за отсутствия стандартов на парахй методы калибровки, что не учитывают образец труб и приборов потерь.

В последнее время методы Quantitation использованием тепловых систем десорбции с охлаждаемой системы подачи (TDS-СНГ), в сочетании с ГХ-ECD были разработаны для паров TNT и RDX. 24,25 Потери, связанные с приборами TDS-СНГ-GC-ECD для трассировки взрывоопасных паров характеризовались и учитываются в например калибровочных кривых с использованием метода прямого жидкого осаждения на сорбента заполненные образцов термодесорбция труб. Однако в литературе сосредоточена на измерительной характеристики и разработки метода, но никогда фактически отобранных, проанализированных или количественно взрывоопасных паров, только стандартам решений. При этом акцент делается на протоколе для отбора проб и количественного взрывоопасные пары. Протокол и методология может быть расширена до других анализируемых веществ и микроэлементов взрывоопасные пары, такие как ПЕНТАЭРИТРИТОЛТЕТРАНИТРАТА (ТЭНа).

Protocol

1. Подготовка прибора Убедитесь, что инструмент, духовка, и детектор при комнатной температуре. Отключить подачу газа на входе и на детектор. Снимите TDS от GC. Обратитесь к руководству пользователя производителя для процедуры приборной конкретных. Снимите адаптер TDS от вх…

Representative Results

Получение количественных результатов для трассировки образцов паров взрывчатых начинается с создания калибровочной кривой для приборов TDS-СНГ-GC-ECD, используя метод прямого жидкого осаждения стандартам решений на пробирок для учета потерь приборов и различия между стандартами решени…

Discussion

Воспроизводимость является одним из важнейших атрибутов для количественного определения следовых количеств ВВ паров с использованием метода прямого жидкого осаждения с TDS-СНГ-GC-ECD-измерительных приборов и относительное стандартное отклонение (RSD) часто используется в качестве показ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Финансовая поддержка была оказана Департамента Национальной Безопасности науки и техники дирекции.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) Accu-Standard M-8330-11-A-10X 10,000 ng μL-1
Cyclotrimethylenetrinitramine (RDX) Accu-Standard M-8330-05-A-10X 10,000 ng μL-1
3,4-Dinitrotoluene (3,4-DNT) Accu-Standard S-22988-01 1000 ng μL-1
Tenax® TA Vapor Sample Tubes Gerstel 009947-000-00 Tenax® 60/80
CIS4 Liner Gerstel 014652-005-00
Transfer Line Ferrule Gerstel 001805-008-00
Inlet Liner Ferrule Gerstel 001805-040-00
CIS4 Ferrule Gerstel 007541-010-00
ECD Detector Ferrule Aglient 5181-3323
DB5-MS Column Res-Tek 12620

References

  1. McLafferty, F. W., Stauffer, D. B., Twiss-Brooks, A. B., Loh, S. Y. An enlarged data base of electron-ionization mass spectra. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 2 (5), 432-437 (1991).
  2. Psillakis, E., Kalogerakis, N. Application of solvent microextraction to the analysis of nitroaromatic explosives in water samples. Journal of Chromatography A. 907 (1-2), 211-219 (2001).
  3. Babushok, V. I., Linstrom, P. J., et al. Development of a database of gas chromatographic retention properties of organic compounds. Journal of Chromatography A. 1157 (1-2), 414-421 (2007).
  4. National Institute of Standards and Technology. . NIST/EPA/MSDC Mass Spectral Database, Standard Reference Database 1 (NIST 08). , (2008).
  5. Stein, S. E., Pierre, A., Lias, S. G. Comparative evaluations of mass spectral databases. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 2 (5), 441-443 (1991).
  6. Sigman, M. E., Ma, C. -. Y., Ilgner, R. H. Performance Evaluation of an In-Injection Port Thermal Desorption/Gas Chromatographic/Negative Ion Chemical Ionization Mass Spectrometric Method for Trace Explosive Vapor Analysis. Analytical Chemistry. 73 (4), 792-798 (2001).
  7. Ausloos, P., Clifton, C., et al. The critical evaluation of a comprehensive mass spectral library. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 10 (4), 287-299 (1999).
  8. Dionne, B. C., Rounbehler, D. P., Achter, E. K., Hobbs, J. R., Fine, D. H. Vapor Pressure of Explosives. Journal of Energetic Materials. 4 (1), 447-472 (1986).
  9. Ewing, R. G., Waltman, M. J., Atkinson, D. A., Grate, J. W., Hotchkiss, P. J. The vapor pressures of explosives. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 42, 35-48 (2013).
  10. Wallin, S., Ang, H. G. Vapor Pressure of Explosives: A Critical Review. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 37 (1), 12-23 (2012).
  11. Pinnaduwage, L. A., Yi, D., Tian, F., Thundat, T., Lareau, R. T. Adsorption of Trinitrotoluene on Uncoated Silicon Microcantilever Surfaces. Langmuir. 20 (7), 2690-2694 (2004).
  12. Moore, D. S. Instrumentation for trace detection of high explosives. Review of Scientific Instruments. 75 (8), 2499-2512 (2004).
  13. Douse, J. M. F. Trace analysis of explosives at the low picogram level by silica capillary column gas–liquid chromatography with electron-capture detection. Journal of Chromatography A. 208 (1), 83-88 (1981).
  14. Douse, J. M. F. Trace analysis of explosives in handswab extracts using amberlite XAD-7 porous polymer beads, silica capillary column gas-chromatography with electron-capture detection and thin-layer chromatography. Journal of Chromatography. 234, 415-425 (1982).
  15. Sigman, M. E., Ma, C. -. Y. In-Injection Port Thermal Desorption for Explosives Trace Evidence Analysis. Analytical Chemistry. 71 (19), 4119-4124 (1999).
  16. Yinon, J., Zitrin, S. . Modern Methods and Applications in Analysis of Explosives. , (1993).
  17. Waddell, R., Dale, D. E., Monagle, M., Smith, S. A. Determination of nitroaromatic and nitramine explosives from a PTFE wipe using thermal desorption-gas chromatography with electron-capture detection. Journal of Chromatography A. 1062 (1), 125-131 (2005).
  18. Hable, M., Stern, C., Asowata, C., Williams, K. The determination of nitroaromatics and nitramines in ground and drinking water by wide-bore capillary gas chromatography. Journal of Chromatographic Science. 29 (4), 131-135 (1991).
  19. Yinon, J. Trace analysis of explosives in water by gas chromatography–mass spectrometry with a temperature-programmed injector. Journal of Chromatography A. 742 (1-2), 205-209 (1996).
  20. Walsh, M. E. Determination of nitroaromatic, nitramine, and nitrate ester explosives in soil by gas chromatography and an electron capture detector. Talanta. 54 (3), 427-438 (2001).
  21. Field, C. R., Lubrano, A. L., Rogers, D. A., Giordano, B. C., Collins, G. E. Direct Liquid Deposition Calibration Method for Trace Cyclotrimethylenetrinitramine Using Thermal Desorption Instrumentation. Journal of Chromatography A. 1282, 178-182 (2013).
  22. Field, C. R., Giordano, B. C., Rogers, D. A., Lubrano, A. L., Rose-Pehrsson, S. L. Characterization of Thermal Desorption Instrumentation with a Direct Liquid Deposition Calibration Method for Trace 2,4,6-Trinitrotoluene Quantitation. Journal of Chromatography A. 1227, 10-18 (2012).
  23. Excoffier, J. L., Guiochon, G. Automatic peak detection in chromatography. Chromatographia. 15 (9), 543-545 (1982).
  24. Vivó-Truyols, G., Torres-Lapasió, J. R., van Nederkassel, A. M., Vander Heyden, Y., Massart, D. L. Automatic program for peak detection and deconvolution of multi-overlapped chromatographic signals: Part I: Peak detection. Journal of Chromatography A. 1096 (1-2), 133-145 (2005).
  25. Vivó-Truyols, G., Torres-Lapasió, J. R., van Nederkassel, A. M., Vander Heyden, Y., Massart, D. L. Automatic program for peak detection and deconvolution of multi-overlapped chromatographic signals: Part II: Peak model and deconvolution algorithms. Journal of Chromatography A. 1096 (1-2), 146-155 (2005).
  26. Fong, S. S., Rearden, P., Kanchagar, C., Sassetti, C., Trevejo, J., Brereton, R. G. Automated Peak Detection and Matching Algorithm for Gas Chromatography−Differential Mobility Spectrometry. Analytical Chemistry. 83 (5), 1537-1546 (2011).
  27. Hargrove, W. F., Rosenthal, D., Cooley, P. C. Improvement of algorithm for peak detection in automatic gas chromatography-mass spectrometry data processing. Analytical Chemistry. 53 (3), 538-539 (1981).
  28. Middleditch, B. S. . Analytical Artifacts GC, MS, HPLC, TLC and PC. 44, (1989).

Play Video

Cite This Article
Field, C. R., Lubrano, A., Woytowitz, M., Giordano, B. C., Rose-Pehrsson, S. L. Quantitative Detection of Trace Explosive Vapors by Programmed Temperature Desorption Gas Chromatography-Electron Capture Detector. J. Vis. Exp. (89), e51938, doi:10.3791/51938 (2014).

View Video