Analysis of Mixed Polymer Sample as Microplastics using Pyrolysis GC/MS
Aplikace | 2020 | ShimadzuInstrumentace
Microplasty o velikosti od několika μm do několika mm představují závažný environmentální problém kvůli možnostem bioakumulace a šíření škodlivých látek v ekosystémech. Pro přesné sledování a hodnocení toxicity těchto částic je nutné využít citlivé a selektivní analytické metody. Pyrolyzní plynová chromatografie s hmotnostní detekcí (Py-GC/MS) se ukazuje jako účinný nástroj pro identifikaci jednotlivých polymerů v komplexních vzorcích.
Cílem studie bylo demonstrovat možnost kvalitativní identifikace čtyř běžných polymerů (PE, PP, PS, PVC) smíchaných do modelového vzorku mikročástic. Studie popisuje přípravu vzorku, optimalizaci podmínek pyrolyzy a chromatografie a následnou detekci charakteristických pyrolyzních produktů pomocí SIM režimu hmotové spektrometrie.
Vzorky (~0.05 mg polymerních fragmentů) byly vloženy do pyrolytického kelímku s přídavkem ~1 mg vlny proti rozptylu. Pyrolyza probíhala při 600 °C, interfázová a vaporizační teplota 300 °C. GC program zahajoval na 40 °C (2 min), poté rampu 10 °C/min do 320 °C (16 min). Nosný plyn helium, režim vstřiku split 1:50, konstantní lineární rychlost 36.1 cm/s. MS detekce probíhala v režimu Scan (m/z 29–700) a SIM s dobou události 0.15 s.
TIC chromatogram modelového vzorku byl značně komplexní, což znemožnilo jednoznačné určení jednotlivých polymerů. Využitím SIM režimu se však podařilo selektivně zaznamenat charakteristické pyrolyzní fragmenty:
Metoda Py-GC/MS nabízí vysokou citlivost a selektivitu pro kvalitativní analýzu mikročástic z polymerů v komplexních matricích. Umožňuje spolehlivou identifikaci kombinací polymerů v environmentálních vzorcích, což je klíčové pro monitorování znečištění, hodnocení rizik a QA/QC v průmyslových i výzkumných laboratořích.
Py-GC/MS metoda prokázala schopnost kvalitativně rozlišit a identifikovat jednotlivé polymery v modelovém mixu PE, PP, PS a PVC. Díky selektivnímu monitorování pyrolyzních produktů lze tuto techniku využít jako nový standard pro analýzu mikročástic v environmentálních i průmyslových vzorcích.
GC/MSD, Pyrolýza, GC/SQ
ZaměřeníŽivotní prostředí, Materiálová analýza
VýrobceShimadzu, Frontier Lab
Souhrn
Význam tématu
Microplasty o velikosti od několika μm do několika mm představují závažný environmentální problém kvůli možnostem bioakumulace a šíření škodlivých látek v ekosystémech. Pro přesné sledování a hodnocení toxicity těchto částic je nutné využít citlivé a selektivní analytické metody. Pyrolyzní plynová chromatografie s hmotnostní detekcí (Py-GC/MS) se ukazuje jako účinný nástroj pro identifikaci jednotlivých polymerů v komplexních vzorcích.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo demonstrovat možnost kvalitativní identifikace čtyř běžných polymerů (PE, PP, PS, PVC) smíchaných do modelového vzorku mikročástic. Studie popisuje přípravu vzorku, optimalizaci podmínek pyrolyzy a chromatografie a následnou detekci charakteristických pyrolyzních produktů pomocí SIM režimu hmotové spektrometrie.
Použitá instrumentace
- Pyrolyzer: EGA/PY-3030D multi-shot s automatickým podavačem AS-1020E (Frontier Laboratories Ltd.)
- GC-MS: GCMS-QP2020 NX (Shimadzu)
- Kolona: UA-5 (MS/HT), délka 30 m, vnitřní průměr 0.25 mm, tloušťka filmu 0.25 μm
Použitá metodika
Vzorky (~0.05 mg polymerních fragmentů) byly vloženy do pyrolytického kelímku s přídavkem ~1 mg vlny proti rozptylu. Pyrolyza probíhala při 600 °C, interfázová a vaporizační teplota 300 °C. GC program zahajoval na 40 °C (2 min), poté rampu 10 °C/min do 320 °C (16 min). Nosný plyn helium, režim vstřiku split 1:50, konstantní lineární rychlost 36.1 cm/s. MS detekce probíhala v režimu Scan (m/z 29–700) a SIM s dobou události 0.15 s.
Hlavní výsledky a diskuse
TIC chromatogram modelového vzorku byl značně komplexní, což znemožnilo jednoznačné určení jednotlivých polymerů. Využitím SIM režimu se však podařilo selektivně zaznamenat charakteristické pyrolyzní fragmenty:
- PE: C20 alkany a alkeny (m/z 99, 97, 95), 2,4-dimethylhept-1-ene (m/z 126)
- PP: 2,4,6,8-tetramethyl-1-undecene (m/z 111)
- PS: styren (m/z 104), 3-butene-1,3-dibenzene (m/z 208), 5-hexene-1,3,5-tribenzene (m/z 312)
- PVC: benzen (m/z 78), 1-chloroindan (m/z 116), dihydronaphthalene (m/z 130), azulene (m/z 128)
Přínosy a praktické využití metody
Metoda Py-GC/MS nabízí vysokou citlivost a selektivitu pro kvalitativní analýzu mikročástic z polymerů v komplexních matricích. Umožňuje spolehlivou identifikaci kombinací polymerů v environmentálních vzorcích, což je klíčové pro monitorování znečištění, hodnocení rizik a QA/QC v průmyslových i výzkumných laboratořích.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření metodiky na širší spektrum polymerů a jejich směsí.
- Kvantitativní analýza mikročástic pomocí standardních kalibrací.
- Integrace s FTIR mikroskopií pro komplementární identifikaci a velikostní analýzu.
- Aplikace v ekotoxikologii, sledování životního prostředí a v potravinářských či farmaceutických odvětvích.
Závěr
Py-GC/MS metoda prokázala schopnost kvalitativně rozlišit a identifikovat jednotlivé polymery v modelovém mixu PE, PP, PS a PVC. Díky selektivnímu monitorování pyrolyzních produktů lze tuto techniku využít jako nový standard pro analýzu mikročástic v environmentálních i průmyslových vzorcích.
Reference
- M. Fisher, B. M. Scholz-Böttcher, Environ. Sci. Technol., 51, 5052–5060 (2017)
- S. Tsuge, H. Ohtani, C. Watanabe: Pyrolysis-GC/MS Data Book of Synthetic Polymers – Pyrograms, Thermograms and MS of Pyrolyzers –, 1st Edition, Elsevier, 420 (2011)
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Microplastics Analysis using Micro-Furnace Pyrolyzer and F-Search MPs Software
2023|Frontier Lab|Příručky
Microplastics Analysis using Micro-Furnace Pyrolyzer and F-Search MPs Software Copyright © 2023 Frontier Laboratories Ltd. What are microplastics? Microplastics (MPs) are tiny plastic particles that measure less than five millimeters across. They result from the breakdown of larger commercial plastic…
Klíčová slova
frontier, frontiersss, ssssplitless, splitlesslab, labpyrolysis, pyrolysisamount, amountarea, areapeak, peakmps, mpssampler, samplertic, ticsample, samplestyrene, styrenecapro, capromicroplastics
Accelerated Determination of Microplastics in Environmental Samples Using Thermal Extraction Desorption-Gas Chromatography/Mass Spectrometry (TED-GC/MS)
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Environmental Accelerated Determination of Microplastics in Environmental Samples Using Thermal Extraction Desorption-Gas Chromatography/Mass Spectrometry (TED-GC/MS) Authors Ulrike Braun, Paul Eisentraut, Korinna Altmann, Maria Kittner, and Erik Dümichen Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin, Germany Kurt Thaxton and…
Klíčová slova
ted, tedpolymers, polymerssbr, sbrpet, petpolymer, polymerdecomposition, decompositionmps, mpstga, tgaacrylate, acrylateenvironmental, environmentalthermal, thermalsamples, samplesmicroplastics, microplasticsmass, masscompost
Sustainability: Challenges in Polymer characterization and applications of Pyrolysis-GC/MS
2024|Frontier Lab|Prezentace
Dr. Michael Soll – Frontier Laboratories Europe 12.11.2024 Hotel Don Giovanni Prague Frontier Laboratories, Ltd. Company profile ◼ founded August 12, 1991 ◼ Located in Koriyama, Fukushima, Japan ◼ 55 Employees (incl. 11 outside Japan) ◼ Office: Japan (HQ and…
Klíčová slova
zone, zonetic, ticsediment, sedimentdefective, defectivepvc, pvcthioglycolate, thioglycolateabs, absyellow, yellowoffshore, offshoreega, egapyrolyzates, pyrolyzatesadditive, additivewhite, whitestyrene, styreneyellowing
Comprehensive profiling of plastic polymers using pyrolysis coupled to GC-MS
2025|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 003970 Environmental Comprehensive profiling of plastic polymers using pyrolysis coupled to GC-MS Authors Goal Giulia Riccardino1, Manuela Bergna1, Daniela Cavagnino , and Daniel Kutscher 1 Thermo Fisher Scientific, Milan, IT 1 2 Thermo Fisher Scientific, Bremen, UK…
Klíčová slova
quan, quanpvc, pvcpet, petsbr, sbrpmma, pmmaabs, abspyrolyzate, pyrolyzatepyrolyzates, pyrolyzatespolymers, polymerspyrolysis, pyrolysisplastic, plasticmin, minpolymer, polymerstyrene, styrenecounts