열탈착-GC-MS를 이용한 차량 내부 휘발성 유기화합물 분석 [GC-QMS 응용]
엠에스팁 435호
개요
열탈착(TD)은 대기 및 실내 공기와 같은 가스 시료를 도입하기 위한 GC 전처리 장치입니다. 고체 또는 액체 시료에서 생성된 가스에도 사용할 수 있습니다. 그림 1은 TD 작동 개요를 보여줍니다. ① 시료채취 : 흡착제가 담긴 시료관에 가스 시료를 펌프 등을 이용하여 통과시켜 포집한다. ②튜브 탈착: TD 장치에서 샘플 튜브를 가열하고 탈착된 가스를 냉각된 포커싱 트랩에 수집합니다. ③ 트랩 탈착: 포커싱 트랩을 고속으로 가열하여 탈착된 가스를 좁은 밴드폭으로 GC에 도입합니다. 이러한 두 단계의 열탈착을 통해 높은 감도와 선명한 크로마토그램 피크를 얻을 수 있습니다.
이번 MSTips에서는 TD-GC-MS의 주요 응용 분야 중 하나인 차량 내부의 휘발성 유기 화합물(VOC) 분석에 대해 소개합니다. 실험에는 TD-100xr(Markes International Ltd)과 JMS-Q1600GC(JEOL)을 사용하였다. 분석조건은 국제표준 ISO 12219-1과 JASO Z125를 기준으로 하였습니다.
그림 1 TD 운영 개요
TD-100xr의 특징
DiffLok 캡: 측정 중에 샘플 튜브에서 제거할 필요가 없습니다.
전자 냉각 포커싱 트랩: 냉매 없이 -30°C까지 냉각됩니다.
시료 회수: 트랩 탈착 중 분할 흐름을 수집하고 시료를 재사용합니다.
그림 2 TD-100xr의 특징
대상 구성 요소
차량 내부 농도 기준치를 갖고 있는 7가지 VOC 성분을 측정하였으며, 측정방법으로 TD-GC-MS를 지정하였습니다. 또한 추가로 고려 중인 세 가지 구성 요소도 측정했습니다. 표 1은 후생노동성이 정한 농도의 기준치를 나타냅니다.
표 1 농도 기준치(왼쪽: 현재 7성분, 오른쪽: 추가 3성분)
| 성함 | 농도(μg/mXNUMX3) |
|---|---|
| 톨루엔 | 260 |
| 크실렌 | 200 |
| 에틸 벤젠 | 3800 |
| 스티렌 | 220 |
| 테트라 데칸 | 330 |
| 프탈산디부틸 : DBP | 17 |
| 비스(2-에틸헥실)프탈레이트) : DEHP | 100 |
| 성함 | 농도(μg/mXNUMX3) |
|---|---|
| 2-에틸-1-헥산올 | 130 |
| 텍사놀 | 240 |
| 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트: TXIB |
100 |
실험
현재 7개 성분의 경우 1, 10, 100ng의 혼합 표준 용액을 샘플 튜브에 첨가했습니다. 추가 3개 성분의 경우 혼합 표준 용액 50ng를 샘플 튜브에 첨가했습니다. ISO3-12219에 설명된 1L의 샘플링 용량은 0.3, 3, 30μg/m의 농도에 해당합니다.3 및 15μg/m3. 또한 47ng의 Toluene-d8 내부 표준으로 샘플 튜브에 추가되었습니다. 이러한 표준액 첨가 시 특수한 도구를 사용하면 전량을 쉽게 채취할 수 있습니다(그림 3). TD-GC-MS의 측정 조건을 표 2에 나타내었다. 이번 측정에서는 현재 7개 성분과 추가 3개 성분을 별도로 측정했지만, 동시에 측정할 수도 있습니다.
그림 3 솔루션 로딩 도구
표 2 측정 조건
| 구축 전차 조건 | |
|---|---|
| 열 탈착 | TD-100xr (마크스 인터내셔널 Ltd) |
| 샘플 튜브 유형 | 테낙스 TA |
| 튜브 탈착 | 280°C(10분), 30mL/분, 비분할 |
| 집중 트랩 유형 | 범용 소수성(T2) |
| 트랩 냉각 | 0 ° C |
| 트랩탈착 | 280°C(3분), 2mL/분, 0:20 분할 |
| 유로온도 | 200 ° C |
| GC 조건 | |
|---|---|
| 가스 크로마토 그래프 | 8890A GC (애질런트 테크놀로지스) |
| 단 | ZB-5MSi(페노메넥스) 30m×0.25mm, 0.25μm |
| 오븐 온도 | 40°C(2분)~15°C/분 -320°C(10분) |
| 캐리어 흐름 | He, 1.0mL/분 |
| MS 조건 | |
|---|---|
| 분광계 | JMS-Q1600GC(주) |
| 이온화 | EI+:70eV, 50μA |
| 이온 소스 온도 | 250 ° C |
| 질량 범위 | 주사, m / z 45-500 |
전류 7개 부품의 측정 결과
그림 4는 100ng/튜브에서의 TIC 크로마토그램을 보여줍니다. 자일렌은 3개의 피크로 2개의 이성질체를 갖고 있으므로 총 피크 수는 8개이다.
그림 4 100ng/튜브의 TIC 크로마토그램
그림 5는 추출된 이온 크로마토그램(EIC)과 DBP의 검량선을 보여줍니다(m / z 149) 및 DEHP(m / z 149). 가장 낮은 농도에서 모든 성분에 대해 양호한 피크 모양과 S/N 감도가 얻어졌습니다. 검량선의 결정계수는 0.999 이상으로 선형성이 양호한 것으로 나타났다.
그림 5 EIC 크로마토그램 및 검량선(왼쪽: DBP, 오른쪽: DEHP)
추가 3개 구성요소의 측정 결과
그림 6은 50ng/튜브의 TIC 크로마토그램을 보여줍니다. 텍사놀은 XNUMX개의 피크로 XNUMX개의 이성질체를 가지며, 피크의 총 개수는 XNUMX개이다.
그림 6 50ng/튜브의 TIC 크로마토그램
그림 7은 추출된 이온 크로마토그램(EIC)과 각 성분의 질량 스펙트럼을 보여줍니다. 모든 구성요소에 대해 양호한 피크 모양과 S/N 감도가 얻어졌습니다. *실제로 Texanol-1과 Texanol-2는 구조가 다르지만 라이브러리 데이터베이스에는 한 구조만 등록되어 있으며 두 피크 모두 해당 구조와 일치합니다.
그림 7 EIC 및 질량 스펙트럼
결론
TD-100xr 및 JMS-Q1600GC를 사용하면 차량 내부의 현재 7개 성분과 추가 3개 VOC 성분을 높은 감도와 선형성으로 분석할 수 있습니다. 이들 장치는 대기, 실내공기 등 가스시료 분석에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
