HIGH-THROUGHPUT VOC AND INORGANIC GAS ANALYSIS: AUTOMATED SIFT-MS

Význam tématu

SIFT-MS je přímá technika hmotnostní spektrometrie pro analýzu těkavých organických sloučenin a anorganických plynů v reálném čase bez potřeby chromatografického dělení či prekoncentrace. Díky vysoké citlivosti v rozsahu nízkých ppt a rychlému přepínání mezi osmi reaktivními ionty nabízí široké lineární rozsahy a schopnost analyzovat sloučeniny obtížně měřitelné tradičními metodami. Tato metoda je klíčová pro aplikace v oblasti environmentální analýzy, farmaceutického vývoje, kontroly kvality a průmyslové analytiky.

Cíle a přehled studie

Cílem publikované studie bylo demonstrovat integraci automatizovaného vzorkovače s technikou SIFT-MS za účelem dosažení vysokého vzorkového průtoku a reprodukovatelnosti analýz. Auto-sampler byl testován v několika režimech hlavy vzorku:

• Statická extrakce hlavy vzorku (SHA) pro rychlou kvantifikaci VOC a anorganických plynů z polymerních vzorků.
• Kontinuální analýza hlavy vzorku (CHA) pro sledování dynamických procesů, například uvolňování vůní z kosmetických přípravků.
• Vícenásobná extrakce hlavy vzorku (MHE) pro kvantifikaci celkového obsahu VOC v pevných matricích, jako je polystyren.
• Rychlá analýza plynových vzorků v pytlích a canistrech schopností detekce nízkých koncentrací přímo bez předchozí úpravy.

Použitá metodika a instrumentace

SIFT-MS kombinuje ultrasoft ionizaci s řízenými reakcemi ion–molekula a hmotnostní detekcí. Využívá osm reaktivních iontů: H3O+, NO+, O2+, O–, O2–, OH–, NO2– a NO3–. Analýzy byly automatizovány pomocí multipurpose samplera GERSTEL MPS, který zabezpečuje plynulou a stabilní injekci vzorku během celé doby měření.

Hlavní výsledky a diskuse

• Integrace autosampleru zvýšila reproducibilitu a eliminuje chyby obsluhy, přičemž vzorkovací kapacita dosahuje stovek analýz denně.
• Statická SHA umožnila kvantifikaci zbytkových monomerů v různých polymerech do sekund, včetně formaldehydu z polyoxymethylenu bez derivatizace.
• CHA poskytla detailní časový profil uvolňování aromatických složek z masážního krému, odhalila změny koncentrací během čtyřhodinového sledování.
• MHE přinesla možnost určit celkový obsah styrenu v peletách polystyrenu efektivně a rychle bez přechodů na chromatografii.
• Analýza pytlů a canisterů proběhla bez sušení či prekoncentrace, vhodné pro monitoring kvality vzduchu i průmyslové plyny.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost měření snižuje náklady na analýzu a umožňuje prescreening vzorků.
• Absence prekoncentrace a derivatizace zkracuje přípravu vzorků.
• Vysoká citlivost a široký lineární rozsah zpřístupňuje analýzu ultratrace úrovní i silně obohacených vzorků.
• Automatizace a 24/7 provoz zvyšují produktivitu laboratoří a podporují rozhodování v reálném čase.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření portfolia reaktivních iontů a optimalizace pro nové třídy sloučenin.
• Integrace s pokročilými robotickými systémy a umělou inteligencí pro inteligentní řízení vzorkování a analýzy.
• Přenosné a polní verze SIFT-MS pro okamžitý environmentální a bezpečnostní monitoring.
• Propojení s on-line procesní analytikou (PAT) pro kontrolu chemických syntéz a bioprocesů.

Závěr

Automatizované SIFT-MS spojuje vysokou citlivost a selektivitu přímé hmotnostní spektrometrie s robustním průtokem vzorků díky integraci autosampleru. Tento přístup nabízí nové možnosti pro rychlou analýzu VOC a anorganických plynů napříč obory od farmacie až po environmentální monitoring.

Reference

Smith, D.; Spanel, P. Selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT-MS) for on-line trace gas analysis. Mass Spec. Rev. 2005, 24, 661.
Prince, B.J.; Milligan, D.B. et al. Applications of selected ion flow tube mass spectrometry to real-time atmospheric monitoring. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2010, 24, 343.
Langford, V.S.; Graves, I. et al. Rapid monitoring of volatile organic compounds: a comparison between gas chromatography/mass spectrometry and selected ion flow tube mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2014, 28, 10.