Quantitative Erfassung von Trace Explosive Dämpfe durch Temperatur-programmierte Desorption Gaschromatographie-Electron Capture Detector
Summary
Trace explosive Dämpfe von TNT und RDX auf Sorbens gefüllten Thermodesorptionsröhrchen gesammelt wurden mit einem Temperatur-programmierte Desorption System gekoppelt mit einer Elektronen-Einfang-Detektor GC analysiert. Die instrumentelle Analyse mit direkten Flüssigkeitsabscheidungsverfahren, Probenvariabilität und Konto für die Instrumentierung Drift und Verluste zu reduzieren kombiniert.
Abstract
Die direkte Ablagerung von flüssigen Lösung auf Standards Sorbens gefüllten Thermodesorptionsröhrchen ist für die quantitative Analyse von Spurenexplosionsfähige Dampf Proben verwendet. Die direkte Flüssigkeitsabscheidungsverfahrens ergibt eine höhere Genauigkeit zwischen der Analyse der Dampfproben und die Analyse von Normen als Lösung mit separaten Injektionsverfahren für Dämpfe und Lösungen, dh Proben auf Dampfsammelrohre und Standards in Lösung Fläschchen vorbereitet gesammelt. Zusätzlich kann das Verfahren zur Instrumentierung Verluste, was es ideal für die Minimierung Variabilität und quantitative Spuren chemischen Nachweis macht ausmachen. Gaschromatographie mit Elektroneneinfang-Detektor ist ein Instrumentenkonfiguration empfindlich nitro-Energetik, wie TNT und RDX, aufgrund ihrer relativ hohen Elektronenaffinität. Allerdings ist Dampf Quantifizierung dieser Verbindungen schwierig, ohne lebensfähige Dampf-Standards. Damit ist die Forderung zur Dampf Standards beseitigen wir durch Kombinierendie Empfindlichkeit der Instrumente mit einem direkten Flüssigkeitsabscheidung Protokoll, um Spuren explosiven Dampfproben zu analysieren.
Introduction
Gaschromatographie (GC) ist ein Kerninstrumentalanalysetechnik für Analytische Chemie und ist wohl so allgegenwärtig wie eine heiße Platte oder das Gleichgewicht in einem Chemie-Labor. GC Instrumentierung kann zur Herstellung, Identifizierung und Quantifizierung von einer Vielzahl von chemischen Verbindungen verwendet werden, und kann auf eine Vielzahl von Detektoren, wie z. B. Flammenionisationsdetektoren (FID), Foto-Ionisations-Detektoren (PIDs), thermische Leitfähigkeitsdetektoren (gekoppelt werden WLDs), Elektroneneinfang-Detektoren (ECD) und Massenspektrometer (MS) in Abhängigkeit von den Analyten, Methoden und Anwendung. Proben können über einen Standard-Split / Splitlos Einlass bei kleinen Probenlösungen, spezialisierte Headspace-Analyse Buchten, Festphasenmikroextraktion (SPME) Spritzen oder thermische Desorption Systeme eingeführt werden. GC-MS ist oft die Standardtechnik in der Validierung und Verifizierung von alternativen Anwendungen oder aufstrebenden, Nachweisverfahren wegen seiner Nützlichkeit, Flexibilität verwendet,Leistung und Identifikation mit etablierten chemischen Datenbanken und Bibliotheken 1 -. 7 GC und die damit verbundenen Aufnahme und Detektion Komponenten ist ideal für Routine-Analytik und mehr spezialisierte, anspruchsvolle analytische Anwendungen.
Eine analytische Anwendung von steigendem Interesse, Militär, innere Sicherheit, und Handelsunternehmen ist Spurenexplosionsfähige Dampf-Erkennung, mit Erkennung einschließlich der Identifizierung und Quantifizierung. Trace explosionsfähige Dampf-Erkennung ist eine einzigartige Herausforderung, weil der analytischen Chemie die Analyten, wie 2,4,6-Trinitrotoluol (TNT) und Cyclotrimethylentrinitramin (RDX) haben physikalische Eigenschaften, die sie besonders schwierig zu handhaben und machen mit separaten breiteren, generische chemische Analyse Methoden. Die relativ niedrige Dampfdrücke und Unterteile pro Million nach Volumen (ppm v) gesättigten Dampfkonzentration in Verbindung mit relativ hohen Haftkoeffizienten, necessitaß spezielle Probenprotokolle, Instrumentierung und Quantifizierungsmethoden 8 -. 12 A GC zu einem Elektroneneinfangdetektor (ECD) oder Massenspektrometer (MS) gekoppelt ist eine wirksame Methode zur Quantifizierung explosive Analyten spezifisch Dinitrotoluol (DNT), TNT, RDX und . 6,13 – 17 GC-ECD-Wert ist wegen der relativ hohen Elektronenaffinität besonders nützlich für Nitro energetischen Verbindungen. Die US Environmental Protection Agency (EPA) hat Standardmethoden für explosive Analytdetektion erstellt mittels GC-ECD und GC-MS, aber diese Methoden sind an Proben in Lösung, wie Grundwasser, und nicht die Proben in der Dampfphase gesammelt konzentriert. 2 , 18 – 23 Um explosive Dämpfe, alternative Probenahmeprotokollen verwendet werden müssen, wie z. B. Dampfsammel mit Sorbens gefüllten thermische Desorption Probenröhrchen, aber quantitativen Nachweis erkennen, bleibt schwierig wegen des Mangels an Dampf-Standards einnd Kalibrierungsmethoden, die nicht für Probenröhrchen und Instrumentierung Verluste zu berücksichtigen.
Kürzlich wurden quantitative Methoden mit thermischer Desorption Systeme mit einer gekühlten Einlasssystem (TDS-GUS), einer GC-ECD gekoppelt TNT und RDX Dämpfe entwickelt. 24,25 Die mit der TDS-CIS-GC-ECD-Instrumenten verbunden Verluste für die Spuren explosive Dämpfe wurden gekennzeichnet und berücksichtigt beispielsweise in Eichkurven über eine direkte Flüssigkeitsabscheidungsverfahrens auf Sorbens gefüllten thermische Desorption Probenröhrchen. Allerdings konzentrierte sich die Literatur über Instrumentierung Charakterisierung und Verfahrensentwicklung, aber nie wirklich abgetastet, analysiert, quantifiziert oder explosive Dämpfe, einzige Lösung Standards. Hierbei liegt der Fokus auf dem Protokoll für die Probenahme und Quantifizierung explosive Dämpfe. Das Protokoll und die Methode auf andere Analyten erweitert werden und Spuren explosive Dämpfe, wie Pentaerythrit (PETN).
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Reproduzierbarkeit ist ein wichtiges Attribut für die Quantifizierung von Spuren explosive Dämpfe mit der direkten Flüssigkeitsabscheidungsverfahrens mit TDS-CIS-GC-ECD Instrumentierung und Relative Standardabweichung (RSD) wird oft als Maß für die Reproduzierbarkeit verwendet. Wir haben RSDs für inter-und intra-Probe Reproduzierbarkeit von ca. 5% für TNT und 10% für RDX erlebt. Alle RSD über 15% wird als Indikator, um gemeinsame Quellen der Variation, die die Wirksamkeit des Protokolls zu reduzieren prüfe…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Finanzielle Unterstützung wurde von der Heimatschutzministerium für Wissenschaft und Technologie Direktion zur Verfügung gestellt.
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).
