Using the CIA Advantage for automated cryogen-free analysis of canister air and gas

Význam tématu

Rostoucí požadavky na sledování těkavých organických látek (VOC) v ovzduší, půdním plynu a v dalších plynných matricích vedou k nutnosti přesné a citlivé analýzy jak nízkých, tak vysokých koncentrací. Konvenční metody vyžadují kryogenní chlazení i rozdělení přístrojů pro různé rozsahy koncentrací, což zvyšuje náklady, složitost provozu a riziko kontaminace. Potřeba univerzálního, automatizovaného a kryogen-free systému je zřejmá zejména pro monitoring toxických látek, předsměrných molekul pro tvorbu ozónu a skleníkových plynů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem Application Note je představit systém CIA Advantage od společnosti Markes/Agilent, který umožňuje plně automatizovanou analýzu vzorků z kanystrů bez nutnosti kapalného dusíku. Popisuje pět případových studií, demonstrujících univerzálnost a vysokou výkonnost pro široké spektrum aplikací včetně metod US EPA TO-15, měření ozónových prekurzorů a ultra-volatile perfluorokarbonů.

Použitá metodika a instrumentace

Nová platforma CIA Advantage je nabízena ve dvou konfiguracích:

• CIA Advantage-T: Měření vysokých objemů vzorku pomocí precizního regulátoru průtoku (MFC) pro stopové koncentrace.
• CIA Advantage-HL: Kombinace nízkovýkonového vzorkování smyčkou (loop) a MFC pro současné měření nízkých i vysokých koncentrací v jednom běhu.

Ve všech případech je využito tepelně desorbčního trapu s patentovanými sorbenty (Air Toxics Analyser, Ozone Precursor Trap, Greenhouse Gases Analyser), řízeně elektricky chlazeného na –30 až 25 °C. Trap je po zachycení vzorku horkovzdušně desorbován na separační kapilární sloupec GC, často dvousloupcový systém s Deansovým přepínačem, a detekován hmotnostním spektrometrem (MS) v režimu full scan nebo SIM.

Hlavní výsledky a diskuse

Case study 1 (EPA TO-15 air toxics): Splitless analýza 1 L standardu 1 ppb 62 látek prokázala lineární rozsah od 0,5 mL do 200 mL vzorku, RSD většinou < 15 % a carryover < 0,07 % (82 % látek ND).
Case study 2 (High/Low analýza): Systém zvládá přetížení analytu až 1 ppm, rychle regeneruje a zachovává tvar špičky i při splitless režimu pro nízké koncentrace.
Case study 3 (Diesel vapours): Kombinované vzorkování loop (2 mL) a MFC (100 mL) umožnilo kvantifikaci C5–C12 od stovek ppt po ppm v jedné sekvenci.
Case study 4 (Ozone precursors): Kryogen-free zachycení velmi těkavých C2–C6 nenasycených uhlovodíků (včetně acetylénu) až z 1,5 L vzorku při zachování ostrosti špiček.
Case study 5 (Greenhouse gases): Kryogen-free zachycení ultra-volatile PFC (CF4, C2F6, SF6) a N2O z 25 mL standardu na GS-Al/KCl kolonu s unikátními retention časy a citlivostí v pg rozsahu.

Přínosy a praktické využití metody

• Plné kryogen-free provozní režimy – nižší provozní náklady a vyšší bezpečnost.
• Automatizace a univerzálnost – jeden systém pro celý rozsah koncentrací ppt až %.
• Minimální carryover – eliminace potřeby více meziprostojů a rizika zkreslení nízkých koncentrací.
• Flexibilní vzorkování – nízkovýkonový loop i vysokovýkonový MFC vzorek v jedné sekvenci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se zaměří na zvýšení citlivosti a rychlosti analýzy, integraci umělé inteligence pro automatické vyhodnocení výsledků a rozšíření aplikací do on-line monitoringu v průmyslových areálech a mobilních laboratořích. Vývoj nových sorbentů umožní zachycení ještě širšího spektra látek, včetně polárních a termo-labilních sloučenin.

Závěr

Systém CIA Advantage představuje průlomovou technologii pro analýzu vzorků z kanystrů s vysokou citlivostí, bez nutnosti kapalného chlazení a se schopností spolehlivě zvládnout nejširší rozsah koncentrací. Díky flexibilitě, nízkému carryover a plné automatizaci přináší významné úspory času a nákladů při zachování analytické kvality.

Reference

Agilent Technologies. Using the CIA Advantage for automated cryogen-free analysis of canister air and gas. Application Note, 2013.