饮用水中挥发性有机化合物分析用氢载气和顶空GC / MSD hydroInert来源

最近对氦的价格和可用性使实验室寻找替代载体气体的气相色谱质谱(GC / MS)的方法。对GC / MS、氢氦的最佳选择,并提供色谱方面的潜在优势的速度和分辨率。然而,氢不是惰性气体,可能会引起化学反应的电子电离质谱计(EI)来源。这可能导致干扰离子比率质谱,谱不忠,高峰尾矿,一些分析物和非线性校正。因此,一个新的EI源对GC / MS和GC / MS / MS开发和优化使用氢载气。新来源,名叫HydroInert系统来评估测试中使用的饮用水中挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。除了新来源,色谱条件优化提供80年7分钟挥发性化合物的分离。标准和样本分析扫描和SIM卡数据采集模式。扫描数据的光谱与MassHunter deconvoluted未知数分析软件和搜索NIST 20评估光谱保真度。在两种模式下,定量校准进行了80种化合物的范围0.05 - 25µg / L。 As demonstrated in this note, the system gives excellent results for the analysis of VOCs in drinking water.

介绍

常用的分析以确保饮用水的质量是挥发性有机化合物的测定(挥发性有机化合物的仪器)。这些化合物可以出现在众多来源的饮用水的污染,包括工业和商业运作。时的另一个常见来源是挥发性有机化合物的仪器是由氯(用于水消毒)和与自然有机物质反应源水。
饮用水中规定的容许浓度挥发性有机化合物的仪器由国家和地区不同,但通常是在低µg / L含量范围。由于大量的潜在的污染物,需要测量他们在如此低的水平,GC / MS系统是常用的。GC / MS提供了所需的灵敏度和选择性识别和量化的挥发。[1]和静态顶空吹扫捕集-[2、3]是两个常用的自动采样技术,从水中提取VOC分析物样品并将其注入GC / MS。这种方法使用一个系统配置为执行静态顶空/ GC / MS分析饮用水中挥发性有机化合物的仪器,使用氢气作为载气的优化。
扫描和SIM卡的数据采集方式进行评估。扫描有助于确认身份的发现目标,并确定不属预定目标的化合物。也可以使用回顾性搜索化合物在未来可能会感兴趣的。SIM信噪比有很大优势,是首选,定量低水平是必需的。

实验

安捷伦5977 c惰性+ MSD耦合的安捷伦8890 GC配备了多模入口(MMI)和安捷伦8697顶空取样器。HydroInert来源(g7078 - 60930与9毫米镜头完全组装源)是用于质谱,并使用etune调优算法自动调谐。分析方法使用一个安捷伦超惰性直通1.0毫米GC进口衬管和624 DB UI列,µm 20 m×0.18毫米,1。顶空取样器是连接到GC载气入口GC之间的界限控制气动和GC注射口。用脉冲分裂注入与分流比设置为21。
八个校准水平从0.05到25µg / L是准备在水中的飙升5µL相应股票的解决方案(包括ISTD)到10.0毫升的水20毫升顶空瓶。5克的无水硫酸钠之前考虑到每个瓶的水和飙升的解决方案。限制后,每个瓶涡大力20秒钟,放置在顶部空间取样器。飙升的股票的解决方案准备在甲醇使用安捷伦73 -复合标准(dwm - 525 - 1),一个安捷伦six-compound气体标准(dwm - 544 - 1),和一个安捷伦three-compound ISTD混合(stm - 320 n - 1),含氟苯(内部标准),1,2-dichlorobenzene-d4(代理),和BFB(代理)。ISTD /代理混合添加到每个校准原液水平给中每个化合物5µg /毫升的水。安捷伦MassHunter工作站软件被用于数据采集和处理。
图1显示了本文使用的系统配置。
表1中列出了操作参数。

初始校准(ICAL)和扫描数据

中使用的色谱参数方法导致良好的分离80 VOC的化合物在不到7分钟,如图2所示。虽然有重叠峰,他们的反应是测量与量词离子选择性地选择。大多数化合物有足够的反应来衡量达到或者低于0.1µg / L,并表现出很好的线性度。平均校准范围是0.16到25µg / L平均R2为0.9978。如果有必要,相对标准误差(交易所)值是用于指导最低的,和在一个案例中最高,校准点,实现一个比例值< 20%(丙酮除外)。平均响应因子RSD为< 20 76分析物。正如所料,极性化合物水溶性较高的表现最差。丙酮是一个例子,它也有一个污染问题中观察到的空白,导致可怜的校准结果。一个典型的例子是图3所示,最低的校准器和碘甲烷的校准曲线。

光谱保真度

25µg / L VOC标准与软件,分析了光谱的化合物对NIST20 deconvoluted和搜索库。如表2所示,库匹配分数(LMS)是优秀的,平均94。只有6个化合物与LMS分数低于90,这是由于低反应和/或重叠峰干扰不能完全被反褶积。硝基苯(76年复合表2)做了一个很好的LMS值94。硝基苯反应容易与氢源女士在传统生产苯胺[4],导致低LMS值通常在60年代。HydroInert源大大减少了将与氢反应,导致硝基苯的LMS价值高。

与SIM数据初始校准

SIM模式校准的结果在表3中列出。正如预期的那样,对于大多数化合物,SIM提供优秀的线性校准和测量达到或者低于0.05µg / L。
平均校准范围是0.07 - 24µg / L,平均R2为0.9990。如果有必要,相对标准误差(交易所)值是用于指导的最低和最高校准点,实现一个比例值< 20%,选择一个线性或二次。对一些化合物,线性符合满足< 20%低于标准,但接近极限。然而,使用二次配合将大大提高交易所。例如,tert-butylbenzene线性符合18.3的比例,但改变二次降低了交易所,至8.1。类似的改进也都有一些其他的取代苯。观察与扫描数据校准,RSD为< 20 76年平均响应因素分析物。
图4显示了一个典型的例子与碘甲烷的最低校准器和校准曲线。SIM卡提供的改善信噪比,相对于图3所示,是明确的。

方法检测极限

MDL研究初始校准完成后执行。最低水平的八个试验进行校准,0.05μg / L。通过应用公式计算MDLs得到方程1所示。较高的化合物报道限制,八个试验进行浓度的0.1μg / L。表3列出了计算80年MDLs挥发性有机化合物的仪器。六个化合物反应不足,甚至在0.1μg / L级,所以上市而不是用于校准水平最低的大胆和方括号。如上所述扫描结果,丙酮也有污染问题中观察到的空白,导致可怜的校准结果。80种化合物为0.026的平均MDLµg / L。

方程1:MDL公式计算。
MDL = s·t (n - 1, 1 -α= 99)= 2.998 s·
地点:t (n - 1, 1 -α)= t值99%置信水平和n - 1自由度
n =数量的试验(8)
s =标准差的八个试验

饮用水中挥发性有机化合物的仪器

市政自来水样品来源在宾夕法尼亚州使用扫描和模拟方法进行了分析。一些挥发性有机化合物的仪器被确定通过搜索对NIST20 deconvoluted光谱库。两个样品的色谱图如图5所示。的浓度挥发性有机化合物的仪器使用定量分析,确定扫描和SIM校准。结果如表4所示。
三氯甲烷、bromodichloromethane dibromochloromethane, tribromomethane(统称为三卤甲烷)是非常普遍的在市政水处理氯消毒的目的。
它们之间的反应产品氯和天然的腐殖酸和富里酸,通常出现在源水。所有三卤甲烷被证实在样品与精确匹配的保留时间,限定符离子比率,好的,除了tribromomethane, LMS搜索结果。正如所料,LMS值减少降低浓度的分析物。cis-1 2-dichloroethylene和四氯乙烯通常在地下水中微量发现地区的工业活动的历史。甲基叔丁基醚(MTBE)是一个几年前的汽油添加剂,用于应对联邦政府的强制性规定水平的有机氧汽油。使用它后来被禁止时,开始出现在地下水的结果在加油站地下储油罐泄漏

图6显示了使用扫描和SIM卡的好处的自来水样本的方法。光谱匹配提供了添加的信心在水中化合物样品的识别。
图6也显示提取的SIM量词离子和deconvoluted光谱四个挥发性有机化合物的仪器发现在东部PA水样。Dibromochloromethane[一]是自信与RT精确匹配校准表中,一个可接受的比例限定符的量词(图中未显示)的反应,和一个非常高的库匹配分数。作为被分析物的浓度减少,两个光谱的信噪比和量词色谱也减少。在图6中,光谱信息是有用的下降到0.1μg / L。仿真数据,确定使用RT匹配和精确的比例限定符量词反应可用于低水平。

结论

而氦仍然GC / MS的首选载气,氢已被证明是一种可行的选择如果氦的价格和/或可用性问题出现。导致系统性能的一个关键组件是一种新的HydroInert来源,专门为氢使用。除了新来源,色谱条件优化提供80年7分钟挥发性化合物的分离。扫描模式评价的结果显示了优良的光谱匹配对NIST20图书馆,和优秀的校准线性平均范围0.16 - 25µg / L。
SIM模式评估的结果证明了优秀的校准线性平均范围0.07 - 25µg / L和80种化合物的平均MDL 0.026µg / L。

引用

1。美国环保署方法524.2:成功测量Purgeable饮用水中有机化合物通过安捷伦8860/5977B GC / MSD。安捷伦科技应用,数量5994 - 0833,2019年出版。
2。改进的挥发物分析使用静态顶空,安捷伦5977 b GC / MSD,高效的来源。安捷伦科技应用,数量5991 - 6539,2016年出版。
3所示。快速挥发性有机化合物的分析饮用水使用安捷伦8697顶空采样器与GC / MSD Intuvo 9000 GC和5977 b。安捷伦科技应用,数量5994 - 4449,2021年出版。
4所示。安捷伦惰性+ HydroInert气系统:H2运载气体应用到现实世界的gc - ms分析。安捷伦科技技术概述,数量5994 - 4889,2022年出版。

关于作者

新闻官布鲁斯Quimby高级应用科学家在安捷伦科技的质谱分析部门,位于特拉华州威尔明顿。他获得了分析化学博士学位从马萨诸塞大学阿默斯特在1980年和化学学士学位从1974年的曼斯菲尔德州立大学(PA)。自1979年以来,他一直在安捷伦科技工作前10年的研究和开发。他撰写或参与撰写18期刊文章和16个专利领域的气相色谱和质谱分析。他目前在GC / MS应用在多个领域工作。
阿纳斯塔西娅安德列娅诺娃是一个GC / MS质谱应用科学家安捷伦科技部门,位于特拉华州威尔明顿。她收到了北达科他大学的分析化学博士学位(大福克斯)在2017年和硕士学位从2014年莫斯科国立大学分析化学。阿纳斯塔西娅自2018年以来一直在安捷伦科技。她撰写或与他人共同撰写的30岁以上的期刊文章和应用笔记,和1个专利在分析化学领域,专注于色谱和质谱分析。阿纳斯塔西娅目前正在在GC / MS应用在多个领域集中在食品和环境分析。