HIGH-SPEED FORMALDEHYDE ANALYSIS FOR THE PROCESS-LINE AND LABORATORY: SIFT-MS

Význam tématu

Formaldehyd je klíčová průmyslová chemikálie s rozsáhlým uplatněním v živicích, stavebnictví, farmacii a dalších odvětvích. Díky své toxicitě a karcinogenitě je nezbytné monitorovat jeho koncentrace v pracovním a životním prostředí pro ochranu zdraví a kvality ovzduší.

Cíle a přehled studie

Studie se zabývá nasazením techniky SIFT MS pro přímou a rychlou kvantifikaci formaldehydu bez chromatografické separace. Hlavními cíli jsou ukázat rozsah aplikací od procesní linky až po laboratorní testy, demonstrovat linearitu v širokém rozsahu koncentrací a srovnat výkonnost s klasickými chromatografickými metodami.

Použitá metodika a instrumentace

SIFT MS využívá měkkou chemickou ionizaci a hmotnostní spektrometrii. Osm reagentních iontů (H3O+, NO+, O2+, O-, O2-, OH-, NO2-, NO3-) umožňuje selektivní reakce s širokým spektrem sloučenin. Přístroje Syft Voice200 a Voice200ultra prováděly rychlé měření s přepínáním iontů softwarově řízeným čtyřpólovým filtrem. Pro automatizované odběry a vysoký průtok vzorků byl použit GERSTEL Multipurpose Sampler pro vzorky z Tedlar vaků, headspace lahviček i přímého proudu vzduchu.

Hlavní výsledky a diskuse

SIFT MS dosahuje detekčních limitů v nízkých částech bilionu (ppt) a kvantifikuje formaldehyd během stovek milisekund s lineární odezvou přes pět řádů velikosti. Příklady zahrnují analýzu emisí formaldehydu ve svíčkovém plameni, screening polymerových vzorků a výpočet celkové koncentrace monomeru pomocí vícenásobné extrakce headspace (MHE). Výsledky ukazují výrazně vyšší rychlost, nižší spotřební náklady a zjednodušenou obsluhu ve srovnání s HPLC a derivatizovanými GC metodami.

Přínosy a praktické využití metody

• Blesková odpověď analyzátoru během milisekund
• Široké spektrum stopovaných látek díky více reagentním iontům
• Možnost nepřetržité automatizované analýzy s vysokou průchodností vzorků
• Omezení předúprav včetně derivatizace
• Snížení provozních nákladů a potřeby specializovaného personálu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikací SIFT MS pro monitoring dalších VOC a anorganických plynů v procesním i environmentálním sektoru. Důležitým směrem je integrace do online monitorovacích sítí, miniaturizace přístrojů a nasazení pokročilé analýzy dat včetně strojového učení.

Závěr

SIFT MS přináší revoluční řešení pro měření formaldehydu i dalších plynů díky kombinaci rychlosti, selektivity a jednoduchosti obsluhy. Odstraňuje potřebu chromatografie i derivatizace a nabízí spolehlivou analýzu v procesních i terénních podmínkách.

Reference

1. Spanel P and Smith D Selected ion flow tube a technique for quantitative trace gas analysis of air and breath Med Biol Eng Comput 24 409-419 1996
2. Smith D and Spanel P Selected ion flow tube mass spectrometry SIFT MS for on-line trace gas analysis Mass Spec Rev 24 661-700 2005
3. Prince BJ Milligan DB and McEwan MJ Application of selected ion flow tube mass spectrometry to real-time atmospheric monitoring Rapid Commun Mass Spectrom 24 1763-1769 2010
4. Langford VS Graves I and McEwan MJ Rapid monitoring of volatile organic compounds comparison between gas chromatography mass spectrometry and selected ion flow tube mass spectrometry Rapid Commun Mass Spectrom 28 10-18 2014
5. Hera D Langford VS McEwan MJ McKellar TI and Milligan DB Negative reagent ions for real time detection using SIFT MS Environments 4 16 2017
6. Spanel P and Smith D Quantification of trace levels of potential cancer biomarkers formaldehyde acetaldehyde and propanol in breath by SIFT MS J Breath Res 2 046003 2008
7. Milligan DB Francis GJ Prince BJ and McEwan MJ Demonstration of selected ion flow tube mass spectrometry detection in the parts per trillion range Anal Chem 79 2537-2540 2007
8. Shen W and Wang C Multiple headspace extraction for the quantitative determination of residual monomer and solvents in polystyrene pellets using the Agilent 7697A Headspace Sampler Agilent Technologies Application Note 2012
9. Kolb B and Ettre LS Static Headspace Gas Chromatography Theory and Practice Second Edition John Wiley Sons 221-222 2006
10. US Environmental Protection Agency IRIS Toxicological Review of Formaldehyde Inhalation accessed 2017
11. Environmental Health and Safety Online Formaldehyde Environmental Health and Safety Information accessed 2017
12. Market Research and Consulting Formaldehyde 2016 World Market Outlook and Forecasting up to 2020 accessed 2016