Automated Determination of Formaldehyde Emissions from E-Liquids by On-Sorbent Derivatization and Thermal Desorption GC/MS

Význam tématu

E-cigarety se staly významným zdrojem uhlíkovýchylů a VOC ve vdechovaném aerosolovém proudu Formaldehyd je klasifikován jako karcinogen a jeho spolehlivé stanovení v plynné fázi je klíčové pro hodnocení expozice uživatelů a okolního prostředí Tradiční DNPH HPLC metody jsou časově náročné a omezené na karbonylové sloučeniny Cílem je nabídnout rychlou plně automatizovanou metodu s širším rozsahem analyzovaných látek a minimem meziproduktů

Cíle a přehled studie

Vyvinout a validovat TD GC MS metodu založenou na in situ derivatizaci formaldehydu pentafluorofenylhydrazinem (PFPH) na pevné fázi Vyhodnotit optimalizaci PFPH naložení Na Tenax TA trubičkách Nastavit podmínky dynamického odsávacího hlavy (DHS) a chromatografickou analýzu Demonstrace metody při stanovení formaldehydu ve třech vzorcích e-kapalin

Použitá instrumentace

• Gerstel MultiPurpose Sampler s DHS modulem
• Tenax TA adsorbentní trubičky
• Gerstel Thermal Desorption Unit TDU2
• Gerstel Cooled Injection System CIS6 pro cryofokusing
• GC/MS systém s kolonkou HP-5 50 m×320 µm×0,52 µm
• Hmotnostní detektor v režimu scan 30–450 amu

Hlavní výsledky a diskuse

PFPH se automaticky naložil na Tenax TA trubičky pomocí DHS s dusíkem Při 30 °C a 700 mL objemu bylo dosaženo úplného naložení s 0,6–2,5 % vztažného pozadí PFPH-CH2O Optimální průtok pro zachycení formaldehydu na PFPH kolonce byl 40 mL/min Při inkubaci 50 °C a 500 mL objemu se zachytilo 100 % formaldehydu Calibration curve v rozsahu 0,2–2,0 µg formaldehydu (8–81 nmol) vykázala linearitu r2=0,9989 a RSD 1,4 % LOD 0,09 µg LOQ 0,25 µg PFPH trubičky lze po analýze opětovně použít po desorpci PFPH/TD GC MS metoda detekovala formaldehyd ve třech testovaných e-kapalinách Kromě formaldehydu se identifikovaly matriční složky propylenglykol glycerol a příchuti i nikotin

Přínosy a praktické využití metody

Plná automatizace zkracuje dobu analýzy a eliminuje manuální chyby Možnost vícečetné analýzy karbonylů a VOC na jednom sorbentu Vysoká selektivita a citlivost díky GC MS detekci Nízké pozadí a možnost re-use sorbentu Vhodné pro rutinní monitoring emise z materiálů e-kapalin a vnitřního ovzduší

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření na další karbonylové a polární sloučeniny Kombinace s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií pro neznámé analyty Aplikace při testování emise z různých spotřebních výrobků harmonizace s normami ISO a ASTM Integrace mikrofluidních hlavy pro nízké objemy vzorků Populární nasazení v environmentální analýze a regulaci kvality ovzduší

Závěr

Vyvinutá PFPH/TD GC MS metoda poskytuje spolehlivé a rychlé stanovení formaldehydu a dalších karbonylů Plně automatizovaný postup s Tenax TA trubičkami minimalizuje ruční úkony a pozadí Metoda vykazuje vynikající linearitu citlivost i opakovatelnost Aplikace na e-kapaliny potvrdila přítomnost formaldehydu a dalších VOC a ukázala možnosti širšího využití

Reference

1 Ho SS H Yu J Zh Determination of Airborne Carbonyls Comparison of a Thermal Desorption GC Method with the Standard DNPH HPLC Method Environmental Science and Technology 2004 862 870
2 Cecinato A et al Pentafluorophenylhydrazine as a coating reagent for HRGC MS determination of semivolatile carbonyls in air Chromatographia 2001 263 269
3 Uchiyama S Inaba Y Kunugita N Determination of acrolein and other carbonyls in cigarette smoke using coupled cartridges with hydroquinone and DNPH Journal of Chromatography A 2010 4383 4388
4 Schripp T et al Does ecigarette consumption cause passive vaping Indoor Air 2013 25 31
5 Geiss O et al Characterisation of mainstream and passive vapours emitted by selected electronic cigarettes International Journal of Hygiene and Environmental Health 2015 169 180
6 Sleiman M et al Emissions from Electronic Cigarettes Key Parameters Affecting the Release of Harmful Chemicals Environmental Science and Technology 2016 9644 9651
7 Liscio C The Tobacco Products Directive the Analysis of eLiquids and Emissions Webinar Anatune 2016