定量检测痕量爆炸物蒸气通过程序升温脱附 - 气相色谱 - 电子捕获检测器

1Chemical Sensing & Fuel Technology, Chemistry Division, U.S. Naval Research Laboratory, 2NOVA Research, Inc., 3Bio/Analytical Chemistry, Chemistry Division, U.S. Naval Research Laboratory, 4Navy Technology Center for Safety and Survivability, Chemistry Division, U.S. Naval Research Laboratory
Published 7/25/2014
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

微量TNT和RDX的收集吸附剂填充热脱附管爆炸蒸汽是用连接到GC用电子捕获检测器程序升温脱附系统进行分析。仪器分析是结合直接液相沉积法,以减少样品变性和账户仪器漂移和损失。

Cite this Article

Copy Citation

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

的解决方案标准的直接液体沉积到吸附剂填充的热脱附管用于跟踪爆炸性气体样品的定量分析。直接液体沉积方法产生蒸气样品的分析和解决方案的标准分析之间具有更高的保真度比使用单独的注射方法,蒸汽和溶液, ,收集在小瓶中的溶液制备的蒸气收 ​​集管和标准样品。此外,该方法可占仪器仪表的损失,这使得它非常适合最大限度地减少可变性和定量的微量化学检测。气相色谱电子捕获检测器是一个仪表配置硝基能源,如TNT和RDX,由于其相对高的电子亲和势敏感。然而,这些化合物的蒸气定量是困难而不可行的蒸气的标准。因此,我们消除蒸气标准的要求,结合使用直接液体沉积协议分析跟踪爆炸性蒸气样品的仪器的灵敏度。

Introduction

气相色谱法(GC)是分析化学的核心仪器分析技术,可以说是一样普及,因为在一个化学实验室电热板或平衡。气相色谱仪,可用于制备,鉴定和定量多种化学化合物的组成,可被耦合到各种探测器,如火焰离子化检测器(FID的),光离子化检测器(PID),热导检测器(的TCD的),电子捕获检测器(ECD的),和质谱仪(MS),根据不同的被分析物,方法和应用。样品可以通过一个标准的分流/不分流进样口与小样本的解决方案,专业的顶空分析入口,固相微萃取(SPME)注射器,或热脱附系统时推出。 GC-MS往往是在可替代的或新出现,检测技术,因为它的效用,柔韧性的确认和验证的应用程序中使用的标准技术,与既定的化学数据库和图书馆1识别电源- 7 GC和其相关的采样和检测元件是理想的常规化学分析和更专业的,具有挑战性的分析应用。

越来越多的关注军事,国土安全,和商业企业的分析应用是跟踪爆炸性气体的检测,以检测包括定性和定量。爆炸物痕量气体探测是一种独特的分析化学的挑战,因为分析物,如2,4,6 - 三硝基甲苯(TNT)和环三亚甲基三(RDX)的物理性质,使它们特别难以处理和单独使用更广泛的,更通用的化学分析方法。相对较低的蒸气压和分份每百万体积(ppm的V)饱和蒸气浓度,结合相对高粘着系数,necessit吃了专项抽检协议,仪器仪表,定量方法8 - 12耦合到电子捕获检测器(ECD)或质谱仪(MS)在气相色谱是一种有效的方法,定量分析物爆炸,特别是二硝基甲苯(DNT),TNT和RDX ,6,13 -因为其相对较高的电子亲和力的17 GC-ECD为硝基能量化合物特别有用。美国环境保护署(EPA)已建立的标准方法对炸药分析物检测用GC-ECD和GC-MS,但这些方法都集中于在溶液中的样品,如地下水,并收集在蒸汽相中没有样品。2 ,18 - 23为了检测爆炸性蒸气,替代取样协议必须被使用,如蒸汽收集用吸附剂填充的热脱附样品管,但定量地检测,由于缺乏标准的蒸气仍难以一ND校准方法,不占样品管和仪表的损失。

最近,采用热脱附系统与冷却入口系统(TDS-CIS),耦合到GC-ECD定量方法已经被开发用于TNT和RDX蒸气。24,25与TDS-CIS-GC-ECD仪器相关联的损失痕量爆炸物蒸气进行了表征,并计入例如校准曲线采用直接液相沉积法到吸附剂填充热脱附样品管。然而,文献集中在表征仪器和方法的发展,但实际上从未采样,分析,定量或爆炸性蒸气,唯一的解决方案的标准。这里,重点是协议取样和定量爆炸性蒸气。协议和方法可扩展到其它分析物和痕量爆炸物蒸气,如季戊四醇四硝酸酯(PETN)。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1,仪器准备

  1. 确保仪器,烤箱,和探测器都是在室温。关闭气流入口和检测器。
  2. 从GC上取下的TDS。查阅制造商的用户手册,仪器专用程序。
  3. 从独联体进口取出TDS适配器和独联体取出内胆。
  4. 检查独联体国家进口的颗粒和碎片,而衬垫被删除。清洁任何可见的碎片用压缩空气,或优选氮气。
  5. 附加一个新的石墨密封垫圈使用的套圈对班轮结合由制造商提供工具和说明新的独联体衬垫。
  6. 将眼线用附带的石墨密封垫圈进入独联体。更换TDS适配器并重新安装TDS。
  7. 从包装中取出新的列和删除列两端的硅胶保护。
  8. 将螺母和密封垫圈柱的两端。使用ECD检测器螺母和ferrule表示该列的一端和一个CIS套箍柱的另一端。
  9. 使用陶瓷柱切削工具中,从柱的每个端部除去约10厘米。确保螺母和卡套留在列,但离柱的末端,以避免堵塞和碎片。
  10. 固定列到使用仪器制造商的指引烤箱。将色谱柱插入进样口。连接柱与检测器端口的另一端。插入的深度是特定仪器,进样口和检测器的制造商。请参见用户手册和规范的确切列的插入深度。
    注意:预烘烤可能需要的列的列的相对端连接到检测器端口之前。咨询柱和仪器制造商的文档,以确定是否需要进行预烘烤。
  11. 轻轻用手拧紧螺母和卡套到各自的端​​口入口和检测器。用扳手拧紧无线TH约旋转四分之一圈的螺母和卡套。用力过猛或过度紧缩将破坏导致泄漏套圈或列来打破和堵塞。
  12. 烤出来的TDS,进气口,色谱柱和检测。一个典型的烘烤出包括设置温度为所有区域的正下方的最高工作温度(通常为300℃),而流动的载气,至少2小时。
  13. 酷所有区域并拧紧所有螺母和卡套,以确保无泄漏操作。烘烤出在加热和冷却将导致螺母和密封垫圈松动,这可以引入泄漏。
  14. 加载,或者使用软件界面刷新,仪器方法。验证正确的温度和流量已经实现。仪器已准备好进行分析。

2,准备标准

  1. 从拆下1,000纳克微升-1 3,4-DNT,10,000纳克微升-1 TNT,和10,000纳克微升-1 RDX冷冻或冷藏库,并允许3储备溶液达到室温。
  2. 免除100微升的股票1,000毫微微升-1 3,4-DNT和添加900μL乙腈为琥珀色样品瓶。
  3. 免除100微升100纳克微升-1来自步骤2.2 3,4 -二硝基甲苯溶液,并加入900微升乙腈中的成琥珀色样品瓶。
  4. 免除150微升的10毫微微升-1从步骤2.3和4,850微升乙腈3,4 -二硝基甲苯溶液放入一个琥珀色样品瓶。这是用于直接液体沉积的内部标准。
  5. 分配100μl的库存10,000纳克微升-1 TNT溶液,加入100μl的库存10,000纳克微升-1 RDX溶液和800微升乙腈中成琥珀色样品瓶。
  6. 分配100μl的1,000纳克微升-1 TNT和步骤2.5及900微升的乙腈溶液RDX成琥珀色样品瓶。
  7. 分配100μl的在100毫微微升-1 TNT和RDX来自步骤2.6和900微升的乙腈溶液为琥珀色样品瓶。
  8. 免除100微升为10 ngμL-1 TNT和从步骤2.7和900μL乙腈RDX解决方案为琥珀色样品瓶。这将创建1.0 TNT/1.0 RDX纳克微升-1解决方案的标准准备直接液体沉积到样品管。
  9. 免除60微升为10 ngμL-1的解决方案在第2.7步和940μL乙腈为琥珀色样品瓶。这将创建0.6 TNT/0.6 RDX纳克微升-1解决方案的标准准备直接液体沉积到样品管。
  10. 免除40微升为10 ngμL-1的解决方案在第2.7步和960μL乙腈为琥珀色样品瓶。这将创建0.4 TNT/0.4 RDX纳克微升-1解决方案的标准准备直接液体沉积到样品管。
  11. 免除20微升10纳克μL-1的溶液在步骤2.7和980微升乙腈中成琥珀色样品瓶。这将创建0.2 TNT/0.2 RDX纳克微升-1解决方案的标准准备直接液体沉积到样品管。
  12. 分配100μl的1.0毫微微升-1在步骤2.8和900微升的乙腈溶液为琥珀色样品瓶。这将创建0.1 TNT/0.1 RDX纳克微升-1解决方案的标准准备直接液体沉积到样品管。

3,样品采集

  1. 连接一个吸附剂填充的热脱附样品管使用一小片的弹性硅胶管的样品泵或类似设备。设置在指示空气的流动方向为样品吸附的样品管的红色箭头,但应指出的硅橡胶管和样品泵的方向。
  2. 连接的活塞流量计的样品管在从样品PUM的相对端p附着在步骤3.1。调节流速上样泵或类似设备,以使得流量约为100毫升·分-1通过样品管,根据从活塞流量计的读数。流率应设置为±5.0毫升·分100毫升·分-1所需的设定点的-1。
  3. 从样品管断开活塞流量计及暂时关闭采样泵,但留下连接到泵的样品管中。样品泵将被重新激活,开始收集样本。样品管可以领取。
  4. 将样品管中的炸药蒸汽流的仍然连接采样泵。蒸汽源可以是固体样品上面的空间,一个开放的环境,还是各种分析物汽化系统。
  5. 设置基于表2中列出的近似的取样时间的计时器。采样时间被列为基础上suspec一般指引材料在气相泰德浓度。这些采样时间,用100毫升·分-1的流速,一般会产生大量的校准曲线,这是理想的定量的中心。
  6. 激活的样品泵和启动定时器。等到计时器停止和关闭采样泵关闭。从泵断开样品管,并将其放置在设置有该样品管的包装中。盖上管和商店进行分析。
  7. 记录标记到每个样品管,样品的时间,流速为在实验室笔记本的样品管中的唯一的序列号。这些值将被用于定量重要。

4,校准曲线生成

  1. 吸管5.0微升直接在一个未使用的,空调的样品管中的玻璃料的溶液的标准。保持样品管和移液管直立用戴着手套的手在沉积过程中。
  2. 重复步骤4.1各六个月CALIBRATIO的Ñ​​标准到三个不同的样品管。
  3. 存款5微升的0.3毫微微升-1在各管3,4-DNT为好。
  4. 让18的样品管(3每个溶液的浓度,6溶液浓度)坐于室温至少30分钟,使溶剂蒸发。
  5. 使用20管自动进样器和前面描述的TNT和RDX TDS-CIS-GC-ECD方法来运行和分析所有18管的O / N。24,25的TDS-CIS-GC-ECD参数方法的概要在表1中提供。
  6. 整合与3,4 - 二硝基甲苯,TNT,RDX和色谱图中的每个18采样管的相关联的峰值。 3,4-DNT,TNT和RDX的峰值将出现在约4.16,4.49和4.95分,分别。
  7. 注意3,4-DNT,TNT和RDX各18管沿与TNT和RDX的相应的质量沉积在样品管中电子表格和LABORATOR该峰面积Y笔记本。
  8. 由峰面积为3,4 - 二硝基甲苯将每个峰面积归一化均TNT和RDX的峰面积。这样做对所有18管。
  9. 计算归一化的TNT和RDX峰面积为6标准浓度的平均值和标准偏差。
  10. 画出平均标准化峰面积与分析物的质量上存在的管为TNT和RDX。
  11. 添加一个线性趋势线同时为TNT和RDX的数据点。确定的斜率和y轴截距为每种分析物。记录斜率,截距,并在电子表格和实验室笔记本R2值。
  12. 用于放置样品管中管机3小时,在300ºC和500毫升分钟-1氮气流。

5,样品分析

  1. 存款5.0微升的0.3纳克微升-1对每个样品管的3,4-DNT。
  2. 允许管坐于室温至少30分钟,以从在蒸发溶剂TERNAL标准。
  3. 使用20管自动进样器和前面描述的TNT和RDX的方法来对TDS-CIS-GC-ECD。24,25运行管O / N仪表参数分析方法的汇总,如表1。
  4. 整合与3,4 - 二硝基甲苯,TNT,RDX和色谱图中的每个18采样管的相关联的峰值。 3,4-DNT,TNT和RDX的峰值将出现在约4.16,4.49和4.95分,分别。
  5. 注意3,4-DNT,TNT和RDX峰面积为每一个电子表格和实验室笔记本的样品管。
  6. 用峰面积和校正曲线来计算蒸气浓度分之十亿体积(PPB v)每分析。见方程1-4。
  7. 用于放置样品管中管机3小时,在300ºC和500毫升分钟-1氮气气流。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

获得定量结果跟踪爆炸性气体样品开始建立的校准曲线使用的解决方案标准的直接液相沉积法到样品管占亏损仪器和解决方案的标准和蒸气样品之间的差异的TDS-CIS-GC-ECD检测仪器。在TDS-CIS-GC-ECD的仪器和方法,用于TNT和RDX微量分析进行了详细的先前描述的其他地方,但仪器参数列于表1中 。24,25在这里, 图1显示了使用一系列色谱图中得到的发表于表1的方法和参 ​​数。峰3,4-DNT,TNT,和RDX在4.16,4.49,4.95分钟的观察,分别。峰的高度和面积为内标是恒定的所有群众TNT和RDX,而峰高和面积增大与被分析物的质量。用于TNT和RDX各峰面积质量是由峰面积为3,4 - 二硝基甲苯占不可再现,并与样品管注射相关的损耗归一化。对于每个分析物的归一化的峰面积,然后绘制与质量上的样品管,以建立标准曲线。线性回归是进行以获得斜率,截距,和决心(R 2)的系数。斜率和截距可用于将所述归一化的峰面积为蒸气样品的质量,或最终浓度, 图2示出了从图1中所示的色谱图生成的示例校准曲线的误差棒表示,每3次重复测量的标准偏差分析物的质量(N = 3)。没有仪器或采样损失和线性检测器响应一个理想的校正曲线将有接近统一的R2值。一个R 2值从团结的显著偏离,约小于0.98,是典型的指标中沪西仪器需要维修时,该溶液的标准还没有适当地制备,或溶液的标准和内标被不正确地沉积到样品管的玻璃料。

校准曲线,情节,以及相关的原始数据,保存在同一个电子表格的样本信息,以便用于定量校准容易地访问和跟踪与分析的样品。从样品的校准曲线和峰面积可用于计算使用公式的以下一组的蒸气浓度:

式(1) (1)

公式2 (2)

式(3) (3)

公式4

其中,A一个被分析物的峰面积,A s是内标峰面积,b为校准曲线的Y截距为分析物,S是对分析物的校准曲线的斜率,C是转换因子分之十亿(体积)(ppb的V,10 9) ,M是分子量的分析物(克摩尔-1),Q s是样品流量(毫升每分钟,L是转换系数从毫升到升( 10 3) 中,R是理想气体常数(8.314千帕L K -1摩尔-1),T是温度(K),t是样品时间(分钟),和P是压力(千帕)。这些一系列的方程式可以被嵌入到一个电子表格自动计算定量值。 ImportantlY,这些方程假定理想气体,所以浓度在精度下降,因为没有任何分析物是理想气体。

图3示出的色谱图,表明该仪器是需要的服务或新标准溶液应准备的一个例子。额外的峰比那些被确定为3,4-DNT,TNT和RDX等出现在色谱图。额外的峰始终存在用吸附剂填充热脱附样品管时,由于吸附剂材料降解随着时间的推移重复使用,不选择性吸附只是DNT,TNT和RDX。然而,降解产物不共流出与3,4-DNT,TNT和RDX用适当的维护工具。26空白管应前后各有校准系列运行识别峰是无论从吸附剂材料存在退化或水汽取样收集过程中捕获的杂质。这是很容易实现的无线TH使用20管样品自动进样器,其中18校准标准样品管用于校准曲线和两个额外的位置都是免费的毛坯管在该序列的开始和结束的。在空白未观察到额外的峰,但在交存标准的解决方案,以生成校正曲线样品管观察,通常表示解决方案的分析物降解和新的解决方案的标准应该准备并沉积了一套新的样品管。另外的峰也被观察到,如果样品管留在管机为大于3小时。

此外,该峰的形状偏离很大,从高斯形状,具体为峰在约4.6和4.825分钟。一些仪器和数据分析软件包提供了一个“对称”计算每个峰在色谱图,试图从高斯形状定量的偏差。这个值可以被用作一个指标来代替仪器的柱和进样口衬管时,从团结,团结的地方表示一个完美的高斯峰形显著偏离。 ECD的是硝基芳族化合物如DNT和TNT非常敏感,但有一个有限的动态范围。这导致峰值变得夹住在动态范围的上界,所看到的峰在约4.825分钟在图3中,如果峰变得限幅,那么它可能是必要的,以减少样品收集在采样时间为蒸气样品。每个样品采集系列之前或重复的时间表,如每隔夜间运行一个新的校准曲线,是编目仪器的性能,并确定当仪器需要维修或服务有价值的分析前样品的好办法。

图1
图1的例子沟道romatogram 3,4-DNT使用TDS-CIS-GC-ECD仪器与用于产生蒸气样品的校准曲线的直接液相沉积法分离(内标),TNT和RDX的。色谱已被修剪至有关部分,但总的运行是8分钟长。 3,4-DNT的峰面积相对恒定(1.5纳克),而TNT和RDX的峰面积和高度,增加与分析物在样品管的质量:(黑色)0.1纳克,(红色)0.5纳克,(绿色) 1.0纳克,(蓝色)2.0纳克,和(橙色)3.0纳克。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2
图2为(■)和TNT(一个例子的校准曲线点使用)的RDX直接液体沉积法与标准溶液和TDS-CIS-GC-ECD仪器。在Y轴归一化的峰面积从由峰面积为3,4 -二硝基甲苯除以TNT和RDX峰面积中的色谱图获得的时,内部标准。误差棒表示针对每个标准溶液三次重复样品试管,或分析物的质量的平均值的一个标准差。

图3

图3的色谱贫困仪器维护,柱降解,样品管吸附剂材料降解产生的额外峰比3,4-DNT,TNT等,和RDX观察到峰。在约4.825分钟的峰值被限幅,因为该分析物的质量是在检测器的动态范围的上限。肩膀出现在4.850分钟,可怜的说明分离。基线或下限,响应升高引起的基线漂移和噪声增加。

图4

图4示出用于沉积溶液涂布于直接液相沉积法的吸附剂填充的热脱附样品管的正确步骤的概念图。的微量移液器尖端应当触及玻璃料和样品管不侧壁。一种新的尖端应也可用于分析物和样品管之间的每个沉积。

图5

图5。另一种使用个人采样泵上的吸附剂填充热desor收集易燃易爆气体ption样品管。挠性管用于将样品管连接到质量流量控制器(MFC),其允许的所需流速的电子输入。质量流量控制器,当与泵组合,自动地对流量通过样品管,以所期望的设定点的调整而不管样品管之间的变化。甲6 MFC的配置被示出的歧管到所有微生物燃料电池连接到一个共同的泵,但具有不同数目微生物燃料电池的构造是可能的。

参数名称 单位
TDS初始温度 25 ºC
TDS最终温度 250 ºC
TDS温度斜坡 40 ºC分钟-1
TDS保持时间 2
TDS流量 455 毫升分钟-1
TDS模式 PTV溶剂放空不适用
TDS传输线温度 300 °C
独联体初始温度 0 °C
独联体最终温度 250 °C
独联体温度斜坡 12 °C秒-1
独联体保持时间 3
独联体流量 108 毫升分钟-1
CIS模式 PTV溶剂放空不适用
炉初始温度 30 °C
炉初始保持时间 0.5
烤箱温度决赛 250 °C
烤箱温度斜坡1 40 °C最小-1
烤箱温度保持1 210 °C
烤箱温度斜坡2 40 °C最小-1
烤箱温度保持1 250 °C
烤箱保持时间 1
列载气不适用
柱流速 5.6 毫升分钟-1
柱压力 23.642 PSI
列涂料 5%polysilioxane(DB5-MS) 不适用
柱长 15
Colu百万内径(ID) 0.25 毫米
柱外径(OD) 250 毫米
ECD温度 275 °C
ECD流量 60 毫升分钟-1
ECD的载气不适用

表1,TDS-CIS-GC-ECD仪器参数的使用直接液体沉积法TNT和RDX蒸气定量。

解决方案TNT和RDX浓度
(纳克μL-1)
近似的蒸汽浓度
(PPB V)
采样时间
(分钟)
0.1 TNT/0.25 RDX 0.050 TNT/0.125 RDX 120
0.4 TNT/1.0 RDX 0.200 TNT/0.500 RDX 30
2.0 TNT/5.0 RDX 1.00 TNT/2.50 RDX 6

表2。近似采样时间,收集爆炸性蒸气对TNT和RDX的3溶液的浓度。实际取样时间可能需要进行调整,以得到峰在适于定量的色谱图。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

再现性对于使用直接液相沉积法与TDS-CIS-GC-ECD仪器仪表,相对标准偏差(RSD)跟踪易燃易爆气体的定量分析的一个关键属性是经常被用来作为衡量标准的重现性。我们经历了相对标准偏差之间和内部样本的TNT炸药约5%,而RDX 10%的重现性。 15%以上的任何RSD作为一个指标来检查变化,以减少该协议的有效性常见的来源。变异来源已导致不可接受的相对标准偏差在过去在下面的讨论中被突出显示。

变化的一个常见来源,可能会导致比较大的标准偏差的解决方案,标准和显著偏差重复测量从团结的R 2为溶液标准相一致的沉积和内标上样品管。我们已经发现了一个电子微量是理想的最小化沉积过程中的变化,而不是手动微量。在最近的几个项目,其中参与过采样集合几天定量爆炸性蒸气多个人员,变异的结果的来源主要是依赖于个人和他/她使用手动微量的。乍一看,手动微量的用法似乎比较简单,但在活塞抑郁症和用户之间释放的微小变化产生了变异的显著源爆炸性气体的定量分析。当手动微量被切换为电子微量移液器,用户之间的差异不能被仪器变化和采样噪音之间的区别。同样重要的是在溶液中的吸收和沉积到保持微量直立。该溶液应直接沉积到样品管中的玻璃料, ,微量移液器尖端应与挡风玻璃FRIT而不是玻璃的侧壁。一种新的微量移液器尖端也应用于每个沉积和样品管中。 图4示出的程序的概念图用于淀积内部标准或标准溶液到样品管中的玻璃料。

变化,可以降低再现性与爆炸性蒸气的定量分析的另一个来源是蒸汽取样过程。在协议中,一个商业样品泵连接到样品管中,使用一个小螺钉和螺丝刀校准用活塞流量计。流速必须调整每个样品管占样品管和泵的性能之间的吸附剂材料的包装不同。这个程序很麻烦,而且容易出错,尝试收集多个并行的样品管时尤其如此。类似的替代手动微量与电子微量减少的变化,我们也即时通讯执行完成,它使用一个真空泵和质量流量控制器(MFC)的电子样品管系统图5示出了一个6样品管中的蒸汽收集歧管的示意图。在微生物燃料电池系统自动校正变化样品管和自动调节流量至100毫升分钟-1无需用户干预的包装。流速仍然应该定期地检查和校准用活塞流量计,但流速可以调节电子而不是手动用螺丝刀。有可能建立一个单一的MFC样品管收集歧管,但基于MFC的结构如图5中所示是为了演示的替代方法的可扩展性。值得注意的是,个别商业采样泵比基于MFC的配置和基于MFC的配置更便宜的自定义程序集,但基于MFC的配置可以减少变异,提高可重复性,并更容易使用。

变化也存在于TDS-CIS-GC-ECD检测仪器。随着时间的推移,由于在分析仪器加热和冷却的各种内部组件,部件会膨胀和收缩造成的消耗品,如密封垫圈,螺母,列和衬垫的疲劳。成分的逐渐疲劳是不可避免的,并且随时间变化的一个来源。当执行跟踪的定量(分分之万元体积,PPM 五)易燃易爆气体,在仪器性能的逐渐变化成为放大。因此,要建立的校准曲线进行定量及时,典型样品的分析之前是重要的。如果可能,校准曲线应在同一天被生成为所进行的试样分析。这并不总是可能的,由于时间限制和仪器的工作量。此外,典型地为至少5次重复是每单位质量或浓度使用,因为校准曲线更多次重复得到的定量更稳健的校准曲线。然而,在图2的校准曲线建立了与3个重复。重复的数量减少所以在探测器的整个动态范围的完整的校准曲线可以建立O / N在一个单一的自动进样器托盘(两个空格,18液标准样品管,20个样品管容量)。为了补偿每个分析物质量重复的数量减少,新的校准曲线建立O / N的样品立即运行翌日考虑与仪器漂移相关的变化,防止样品管的背面日志的炸药蒸气与定量TDS-CIS-GC-ECD,这大约是每个样品管20分钟。

确定为3,4 -二硝基甲苯,TNT,RDX和峰面积的色谱图,如可见于图1的例子中,可以是主观的过程,可以引入irreproducibility爆炸性气体与液体直接沉积法和TDS-CIS-GC-ECD仪器的定量。用GC-ECD仪器提供的许多数据分析软件包,包括手动和自动峰检测和积分的方法。色谱数据分析及相关技术的自动峰检测和积分的字段是长期和广泛,27 - 31有很多的数据分析软件提供的算法。为整合峰面积的各种特性和程序进行全面审查超出了工作范围。它的一个研究小组,标准化,文档,并使用相同的程序,校准曲线作为样本,从更主观的峰面积一体化进程易燃易爆气体的定量减少的变化更为重要。

最后,样品管和解决方案标准的降解会影响TRA的定量CE爆炸性蒸气。类似部件的疲劳从使用和TDS-CIS-GC-ECD仪器中的热循环,在该样品管中的吸附剂材料可以随时间降解以重复采样和热脱附。新的样品管排列紧密,呈白色。随着时间的推移作为样品的空气流在一个方向上与载气,通常是氦气,热解吸过程中流入的方向相反,样品管的填充变得松散和黄色。黄色表示从仪表和空调管内的反复热循环的吸附剂材料的降解。在空白和样品管另外的峰也是吸附剂材料降解产物的指标。26每次分析后,样品蒸汽空调在管机最多3小时的。这是解吸任何剩余的材料从吸着剂材料和有效地清洁样品管。然而,留下的样品管中吨他在相对较高的温度调节装置(300℃)超过3小时时间可以显著缩短样品管的使用寿命,并引入变异的定量分析。同样,解决方案的标准将随着时间的推移,这将人为地减少了每个标准的校准曲线的质量,或浓度,分析物。为了最大限度地减少降解溶液中,溶液的标准应该被存储在一个冷冻室或冰箱中,溶液的标准应该使用GC-ECD没有TDS-CIS和标准分流/不分流进样口,以确定附加峰定期分析琥珀色玻璃小瓶或降解产物。一个互补的定量方法,如气相色谱质谱法或高效液相色谱法,也可以使用,以确保溶液中的标准还没有退化,并适合于定量微量爆炸性蒸气直接液相沉积法。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgements

财政支持由国土安全科学部和技术局提供。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 1,000 ng μl-1
Tenax® TA Vapor Sample Tubes Gerstel 009947-000-00 Tenax® 60/80
CIS4 Liner Gerstel 014652-005-00 or equivalent
Transfer Line Ferrule Gerstel 001805-008-00
Inlet Liner Ferrule Gerstel 001805-040-00
CIS4 Ferrule Gerstel 007541-010-00
ECD Detector Ferrule Agilent 5181-3323
DB5-MS Column Res-Tek 12620

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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). Bethesda, MD. (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, (0), 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. John Wile., and Sons, Ltd.. West Sussex. (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. Nitroaromatics and Cyclic Ketones by Gas Chromatography. US Environmental Protection Agency. Available from: http://www.epa.gov (2011).
  22. Explosives by Gas Chromatography. US Environmental Protection Agency. Available from: http://www.epa.gov (2011).
  23. Determination of Explosives and Related Compounds in Drinking Water by Solid Phase Extraction and Capillary Column Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS). US Environmental Protection Agency. Available from: http://www.epa.gov Forthcoming.
  24. 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).
  25. 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).
  26. Excoffier, J. L., Guiochon, G. Automatic peak detection in chromatography. Chromatographia. 15, (9), 543-545 (1982).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Middleditch, B. S. Analytical Artifacts GC, MS, HPLC, TLC and PC. 44, Elsevier. (1989).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats