الكشف عن كمية من المتفجرات عن طريق تتبع الأبخرة درجة الحرارة المبرمجة الامتزاز الغاز اللوني-الكترون التقاط الكاشف
Summary
تتبع أبخرة المتفجرات من مادة تي ان تي وRDX جمعها على أنابيب مملوءة الامتزاز الحراري المواد الماصة تم تحليلها باستخدام نظام الامتزاز درجة الحرارة المبرمجة إلى جانب لGC مع خاصية التقاط كاشف الإلكترون. يتم الجمع بين التحليل الآلي المباشر مع طريقة ترسب السائل للحد من تقلب العينة وحساب الانجراف الأجهزة والخسائر.
Abstract
يتم استخدام السائل ترسب المباشر للمعايير الحل على أنابيب مملوءة الامتزاز الحراري المواد الماصة للتحليل الكمي للعينات بخار المتفجرة التتبع. الطريقة المباشرة ترسب السائل تعطي الإخلاص العالي بين تحليل عينات بخار وتحليل معايير الحل من استخدام أساليب حقن منفصلة للأبخرة والحلول، أي العينات التي تم جمعها في أنابيب جمع بخار والمعايير التي أعدت في قارورة الحل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للطريقة حساب الخسائر والأجهزة، مما يجعلها مثالية للتقليل من التباين الكمي والكشف عن المواد الكيميائية التتبع. اللوني للغاز مع خاصية التقاط كاشف الإلكترون هو تكوين الأجهزة الحساسة لنيترو إنتاج الطاقة، مثل تي ان تي وRDX، وذلك بسبب الارتفاع النسبي الألفة الإلكترونية. ومع ذلك، الكميات بخار من هذه المركبات من الصعب دون معايير بخار قابلة للحياة. وبالتالي، فإننا تلغي شرط للمعايير بخار من خلال الجمع بينحساسية الأجهزة مع المباشر بروتوكول ترسب السائل لتحليل عينات بخار المتفجرة التتبع.
Introduction
اللوني الغاز (GC) هو جوهر التحليل الآلي تقنية الكيمياء التحليلية ويمكن القول في كل مكان كما طبق ساخن أو توازن في مختبر الكيمياء. GC الأجهزة يمكن استخدامها لإعداد وتحديد الهوية، وتحديد الكميات من العديد من المركبات الكيميائية، ويمكن أن يقترن إلى مجموعة متنوعة من أجهزة الكشف، مثل أجهزة الكشف عن اللهب التأين (FIDS)، للكشف عن الصور التأين (أجهزة PID)، للكشف عن التوصيل الحراري ( TCDs)، للكشف عن أسر الإلكترون (ECDs)، ومطياف الكتلة (MS)، اعتمادا على التحاليل، والمنهجية، والتطبيق. ويمكن إدخال العينات من خلال معيار تقسيم / splitless مدخل عند العمل مع حلول صغيرة عينة، المتخصصة مداخل تحليل فراغ الرأس، الصلبة المرحلة الدقيقة استخراج (SPME) المحاقن، أو أنظمة الامتزاز الحراري. GC-MS وغالبا ما يكون أسلوب القياسية المستخدمة في تطبيقات المصادقة والتحقق من، وتقنيات الكشف عن بديل أو الناشئة بسبب فائدتها، والمرونة،وقوة التماهي مع قواعد البيانات التي أنشئت الكيميائية والمكتبات 1 – 7 GC وأخذ العينات ذات الصلة والكشف عن مكونات مثالية للتحليل الكيميائي الروتينية وأكثر تخصصا، مما يشكل تحديا التطبيقات التحليلية.
تطبيق التحليلي لزيادة الفائدة إلى الجيش، الأمن الداخلي، والمؤسسات التجارية هو تتبع الكشف عن بخار المتفجرة، مع الكشف بما في ذلك تحديد والكميات. تتبع الكشف عن بخار المتفجرة هو التحدي الكيمياء التحليلية فريدة من نوعها لأن التحاليل، مثل 2،4،6-نتريت (تي ان تي) وإينيترينيترامين (RDX) لها خصائص المادية التي تجعلها صعبة للغاية في التعامل معها ومنفصلة باستخدام أوسع، التحليل الكيميائي أكثر عمومية المنهجيات. ضغوط بخار منخفض نسبيا و(جزء في المليون الخامس) تركيز الفرعية أجزاء لكل مليون من حيث الحجم المشبعة بخار، جنبا إلى جنب مع معاملات شائكة مرتفعة نسبيا، necessitأكلت بروتوكولات خاصة لأخذ العينات، والأجهزة، وطرق تحديد الكميات 8 – 12 ألف GC إلى جانب التقاط الكاشف الكترون (تنمية الطفولة المبكرة) أو مطياف الكتلة (MS) هو وسيلة فعالة لquantitating التحاليل المتفجرة، وتحديدا dinitrotoluene (DNT)، TNT، RDX و . 6،13 – 17 GC-تنمية الطفولة المبكرة هو مفيدة بشكل خاص للمركبات نيترو حيوية لما لها من عالية نسبيا الألفة الإلكترونية. وقد أنشأت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) الأساليب القياسية للكشف عن المتفجرات الحليلة باستخدام GC-تنمية الطفولة المبكرة وGC-MS، ولكن ركزت هذه الأساليب على عينات في الحل، مثل المياه الجوفية، وليس العينات التي تم جمعها في مرحلة البخار. 2 ، 18 – 23 من أجل الكشف عن الأبخرة المتفجرة، يجب استخدام بروتوكولات بديلة أخذ العينات، مثل جمع بخار مع الحراري أنابيب العينات الامتزاز مليئة المواد الماصة، ولكن لا يزال من الصعب الكشف الكمي نظرا لعدم وجود معايير بخار والثاني أساليب المعايرة التي لا تمثل أنبوب عينة والأجهزة الخسائر.
مؤخرا، تم تطوير أساليب الكميات باستخدام أنظمة الامتزاز الحراري مع نظام تبريد مدخل (TDS-CIS)، بالإضافة إلى GC-تنمية الطفولة المبكرة لTNT RDX والأبخرة. 24،25 الخسائر المرتبطة الأجهزة TDS-CIS-GC-تنمية الطفولة المبكرة لتتبع وتميزت الأبخرة المتفجرة وتمثل في المثال منحنيات المعايرة باستخدام الطريقة المباشرة ترسب السائل على عينة الامتزاز الحراري أنابيب مملوءة الماصة. ومع ذلك، ركز على الأدب توصيف الأجهزة والتنمية طريقة ولكن لم عينات الواقع وتحليلها، أو quantitated الأبخرة المتفجرة، فقط معايير الحل. هنا، يتم التركيز على بروتوكول لأخذ العينات وquantitating الأبخرة المتفجرة. بروتوكول ومنهجية يمكن توسيعها لتشمل التحاليل الأخرى وتتبع الأبخرة المتفجرة، مثل بينتاايروثريتول تترانيترات (بيتين).
Protocol
Representative Results
Discussion
استنساخ هو السمة الحاسمة لتحديد الكميات من أثر الأبخرة المتفجرة باستخدام الطريقة المباشرة ترسب السائل مع TDS-CIS-GC-تنمية الطفولة المبكرة والأجهزة، والانحراف المعياري النسبي (RSD) وكثيرا ما يستخدم كمقياس للاستنساخ. لقد عانينا لRSDS بين وداخل العينة استنساخ ما يقرب من 5٪ لت?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقدمت الدعم المالي من قبل وزارة العلوم وطن الأمن ومديرية تكنولوجيا.
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 |
Referências
- 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).
- 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).
- 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).
- National Institute of Standards and Technology. . NIST/EPA/MSDC Mass Spectral Database, Standard Reference Database 1 (NIST 08). , (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wallin, S., Ang, H. G. Vapor Pressure of Explosives: A Critical Review. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 37 (1), 12-23 (2012).
- 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).
- Moore, D. S. Instrumentation for trace detection of high explosives. Review of Scientific Instruments. 75 (8), 2499-2512 (2004).
- 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).
- 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).
- Sigman, M. E., Ma, C. -. Y. In-Injection Port Thermal Desorption for Explosives Trace Evidence Analysis. Analytical Chemistry. 71 (19), 4119-4124 (1999).
- Yinon, J., Zitrin, S. . Modern Methods and Applications in Analysis of Explosives. , (1993).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Excoffier, J. L., Guiochon, G. Automatic peak detection in chromatography. Chromatographia. 15 (9), 543-545 (1982).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Middleditch, B. S. . Analytical Artifacts GC, MS, HPLC, TLC and PC. 44, (1989).
