Analysis of 1,4-Dioxane by Purge and Trap and Gas Chromatogaphy/Mass Spectrometry

Význam tématu

1,4-Dioxan je heterocyklický éter s širokým využitím jako stabilizátor v průmyslu a příměs v různých spotřebních výrobcích. Jeho vysoká rozpustnost ve vodě a mobilita v podzemních vodách z něj činí významný environmentální kontaminant. Ozařování 1,4-dioxanu bylo spojeno s karcinogenními účinky skupiny 2B, což zvyšuje potřebu spolehlivé detekce i při ultra nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a optimalizovat metodu pro kvantitativní stanovení 1,4-dioxanu ve vodných vzorcích při koncentracích v rozsahu ppb až pod úrovní doporučenou kalifornskou agenturou (≤1 µg/L). K tomu se využila technika purge and trap s nahřátým vzduchem v kombinaci s chromatografií a hmotnostní spektrometrií v režimu selektivního monitoringu iontů SIM.

Použitá metodika

• Úprava metodiky USEPA 8260C: selektivní iontový monitoring namísto full scan, 10 ml purge objem, zvýšená teplota purge k optimalizaci extrakce.
• Kalibrace v rozsahu 0,25–50 ppb s interním standardem fluorobenzen 0,25 ppb a toluen-d8 jako surrogate standard 0,25 ppb.
• Stanovení MDL při 0,2 ppb a ověření IDOC (10 ppb) s hodnocením přesnosti a opakovatelnosti.

Použitá instrumentace

• Koncentrátor OI Analytical Eclipse 4760 Purge and Trap s patentovaným cyklónovým odvodem vody pro zamezení vlivu vlhkosti.
• Autosampler OI Analytical 4100 Sample Processor s technologií VOA ConstrictorTM a rychlými vstřikovacími ventily pro zvýšení propustnosti laboratoře.
• GC Agilent 7890A spojená s hmotnostním spektrometrem Agilent 5975C.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala výbornou opakovatelnost s RSD pod 10 % (9,81 % pro 1,4-dioxan) a MDL 0,075 ppb, což je pod hranicí doporučených hodnot. IDOC vykázal průměrnou návratnost 101,7 % s RSD 4,2 %. Kalibrace splnila kritéria <20 % RSD a celková doba analýzy činila přibližně 20,75 minuty, což zajišťuje rovnováhu mezi citlivostí a propustností vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost umožňuje spolehlivou detekci 1,4-dioxanu ve vodě na úrovních výrazně pod stanovenými limity.
• Patentovaný systém odvodu vody a nahřátá purge optimalizují extrakční účinnost při zachování rychlého pracovního cyklu.
• Metoda je vhodná pro rutinní monitoring životního prostředí, kontrolu pitné vody a provádění směrovacích studií kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího výzkumu zahrnují integraci mikrosorpcních sorbentů pro miniaturizaci P&T zařízení, využití vysokorozlišovacích hmotnostních spektrometrů pro zlepšení selektivity, plnou automatizaci vzorkování a rozšíření metody na jiné biologické a komplexní matrice. V budoucnu lze také uplatnit online implementaci pro nepřetržitý monitoring kvality vody.

Závěr

Představená kombinace nahřáté purge and trap s GC-MS SIM představuje robustní řešení pro nízkoúrovňové stanovení 1,4-dioxanu ve vodě. Metoda dosahuje vynikajících detekčních limitů, vysoké přesnosti a opakovatelnosti, aniž by byla ohrožena propustnost laboratoře.

Reference

1. Groundwater Information Sheet 1,4-Dioxane, California Water Resources Board, April 2009.
2. Technical Fact Sheet-1,4-Dioxane, USEPA Office of Solid Waste and Emergency Response, January 2014.
3. 1,4-Dioxane, California State Water Resources Board, February 2016.
4. Analytical Methods and Recommendations for the Analysis of 1,4-Dioxane, Florida Department of Environmental Protection, October 2010.
5. Method 8260C Volatile Organic Compounds by Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS), USEPA SW846 Revision 3, August 2006.