Tối ưu hóa phân tích hydrocacbon dầu mỏ dễ bay hơi bằng bộ Headspace tự động sử dụng các công cụ phát triển phương pháp

Tối ưu hóa phân tích hydrocacbon dầu mỏ dễ bay hơi bằng Bộ Headspace tự động sử dụng các công cụ phát triển phương pháp.

1. Giới thiệu:

• Sở Bảo vệ Môi trường của Khối thịnh vượng chung Massachusetts (MassDEP) đã phát triển một phương pháp lọc và bẫy để phân tích nước và đất đối với hydrocacbon dầu mỏ dễ bay hơi (VPH) vào đầu những năm 1990 để đối phó với nhiều vụ tràn dầu nhiên liệu và các địa điểm bị ô nhiễm trong Khối thịnh vượng chung. Phương pháp Bản sửa đổi 1.1 tháng 5 năm 2004 chỉ ra rằng “Có thể có những cách tốt hơn, chính xác hơn và / hoặc ít thận trọng hơn để tạo ra dữ liệu phạm vi và mục tiêu VPH. MassDEP khuyến khích những đổi mới về phương pháp ”
• Để phù hợp với tinh thần “đổi mới phương pháp”, phương pháp VPH hiện tại sẽ được đánh giá với máy lấy mẫu tự động Headspace HT3 bằng cách sử dụng khả năng bẫy động theo khuyến nghị bẫy của phương pháp. Phương pháp này khuyến nghị một cái bẫy dài ít nhất 25 cm với đường kính trong ít nhất là 0,105 inch. Chế độ tối ưu hóa phương pháp (MOM) của HT3 sẽ được sử dụng để xác định một cách có phương pháp các điều kiện tối ưu cho cả nước và đất. Các loại đất sẽ được đánh giá không có metanol, theo khuyến nghị được trích dẫn trong Phần 1.12 (d) của phương pháp giảm sử dụng dung môi độc hại và phát sinh chất thải nguy hại.
• Các đường cong hiệu chuẩn và giới hạn phát hiện phương pháp (MDL) sẽ được thiết lập cho danh sách mục tiêu VPH đầy đủ thể hiện tính năng MOM như một công cụ để phát triển và tối ưu hóa phương pháp.

• Phương pháp thanh lọc và bẫy được phát triển bởi MassDEP (trước đây là MADEP) vào những năm 1990 phát hiện VPH bằng máy dò ion hóa hình ảnh (PID) mắc nối tiếp với máy dò ion hóa ngọn lửa (FID). Phương pháp này cũng liệt kê nhiều USEPA và các phương pháp khác để xác định các chất hữu cơ trong phạm vi xăng trong nền nước và đất. Các phương pháp này khuyến nghị sử dụng khoảng trống tĩnh để sàng lọc trước các mẫu có khả năng có nồng độ cao nhằm giảm ô nhiễm hệ thống. Ngoài ra, MassDEP gần đây đã ban hành bản sao dự thảo của phương pháp VPH vào tháng 2 năm 2012 để cung cấp cho các phòng thí nghiệm khả năng sử dụng khối phổ để phát hiện VPH. Khi GC / MS trở nên phổ biến hơn trong các phòng thí nghiệm môi trường, các máy dò GC khác trở nên ít phổ biến hơn, đòi hỏi phải cập nhật phương pháp để cho phép tính linh hoạt. Phương pháp dự thảo cũng cho phép độ lệch chuẩn tương đối phần trăm (% RSD) của chất phân tích VPH mục tiêu hoặc phạm vi hydrocacbon nhỏ hơn 25%.
• Application note này sẽ trình bày việc sử dụng thiết bị SCION HT3 và MOM để phát triển phương pháp chạy các hợp chất VPH bằng Headspace động. Bởi vì HT3 được trang bị hệ thống bẫy động (quét), nó có khả năng phát hiện phạm vi ppb thấp của chất gây ô nhiễm dễ bay hơi trong các mẫu môi trường, tương tự như phạm vi của thiết bị lọc và bẫy. Nghiên cứu này khẳng định HT3 MOM sẽ tăng cường đáng kể việc tối ưu hóa phương pháp và xúc tiến việc phát triển toàn bộ phương pháp. Ngoài ra, tiềm năng tồn tại để đơn giản hóa phương pháp dự thảo MassDEP bằng cách phân tích mẫu đất mà không cần chiết xuất metanol, bảo quản metanol và các hiệu ứng chuyển chất lỏng tiềm năng.
• Phần mềm MOM sẽ được sử dụng để tối ưu hóa tính năng bẫy động của thiết bị Headspace để đáp ứng yêu cầu phương pháp của phương pháp VPH MassDEP dự thảo.

2. Điều kiện thiết bị:

Injector	Split 20:1, 200 °C
Column	Rtx-502.2
Oven Program	50°C (5 min), 11°C/min to 130°C, 20°C/min to 250°C (1 min)
Carrier	Helium
Flow	0.9 ml/min
Software	MSWS/ HT3 Teklink
MS Transfer Line Temperature	250°C
Ion Source	250°C
Ionization Mode	EI
Scan Start	2.5
Scan Mode	Full scan
		Water	Soil
Oven temperature		200°C	200°C
Transfer line temperature		200°C	200°C
Sample temperature		45°C	45°C
Sample equilibrium		5 min	1 min

3. Chuẩn bị chất chuẩn.

• Chuẩn VPH 100 ppm gốc được chuẩn bị trong metanol từ chất chuẩn n-pentan 1000 µg / mL và chất chuẩn bay hơi APH 2000 µg / mL. Tám chất chuẩn làm việc trong phạm vi 1 ppb đến 200 ppb đã được chuẩn bị trong nước. 5 mL của mỗi chất chuẩn làm việc đã được sử dụng cho nghiên cứu này để bắt chước các thông số thanh lọc và bẫy. Các mẫu đất được đánh giá bằng cách thêm 5 mL nước cấp thuốc thử vào 5 g đất.
• Chuẩn nội bộ và chuẩn thay thế (IS / SS) 50 ppm được chuẩn bị trong metanol từ chất chuẩn nội và đại diện 2500 µg / mL EPA Method 8260B. 5 µL dung dịch 50 ppm này được sử dụng để tăng đột biến tất cả các mẫu.

4. Quy trình nghiên cứu.

• HT3 MOM cho phép người dùng thiết lập một lần chạy riêng lẻ với các tham số phương pháp khác nhau, như một công cụ để phát triển phương pháp. Phần mềm MOM sẽ được sử dụng để đánh giá nhiệt độ mẫu, tốc độ dòng quét, thời gian dòng quét và thời gian khử hấp thụ của bẫy.
• HT3 sử dụng tiêu chuẩn 0,125 trong O.D. bằng bẫy môi trường 30,5 cm. Một bẫy Vocarb 3000 đã được sử dụng cho nghiên cứu này.
• 5 mL chất chuẩn được sử dụng cho tất cả các đánh giá. Mẫu đất bao gồm 5 g cát sạch, trong đó 5 mL chất chuẩn thích hợp đã được thêm vào. Điều này bắt chước theo một thay đổi được đề xuất đối với phương pháp dự thảo, trong đó nước được thêm vào mẫu đất thay cho metanol, loại bỏ nhu cầu metanol trên thực địa. Tất cả các mẫu và mẫu trắng có 5 µL của chất chuẩn nội / chất thay thế 50 ppm được thêm vào để có nồng độ mẫu cuối cùng là 50 ppb.
• Nhiệt độ tiêu chuẩn của nước được điều chỉnh từ 25 ° C đến 55 ° C trong các bước 10 ° C, sử dụng phần mềm MOM, trong khi các mẫu đất được làm nóng đến một nhiệt độ trục cuốn phù hợp.
• Hai nghiên cứu khác nhau đã được sử dụng để xác định ảnh hưởng của thời gian và vận tốc đến hiệu suất bẫy hợp chất (cả hai đều tạo ra cùng một thể tích khí được sử dụng để quét lọ). Thời gian quét được tăng lên từ 2 đến 8 phút trong các bước 2 phút, trong khi tốc độ dòng quét được duy trì ở 150 mL / phút trong quá trình đánh giá này. Tốc độ dòng quét sau đó được kiểm tra từ 50 đến 200 mL / phút trong các bước 50 mL / phút, trong khi thời gian dòng quét được giữ không đổi ở 6 phút cho việc đánh giá này.
• Cuối cùng, thời gian giải hấp phụ bẫy được đánh giá từ 0,5 phút đến 2,75 phút với gia số 0,75 phút để xác định ảnh hưởng đến việc thu hồi mẫu và sắc ký. Các tham số này được sử dụng để tạo một phương pháp không gian đầu động được tối ưu hóa. Các đường cong mẫu nước và đất từ ​​1 ppb đến 200 ppb được tạo ra mà không có và với chất điều chỉnh cơ sở, trisodium phosphate dodecahydrate cho các chất phân tích VPH mục tiêu và các dãy hydrocacbon béo / thơm tập thể. Các giới hạn tối thiểu có thể phát hiện được đối với các hợp chất VPH cũng được xác định tương tự với 7 mẫu được chuẩn bị ở mức 1 ppb

5. Kết quả nhiệt độ mẫu và thảo luận.

• Dữ liệu cho tất cả bốn nhiệt độ trục lăn được đánh giá dựa trên các hệ số phản ứng tương đối được tính toán (RRF) cho các chất phân tích VPH mục tiêu và các dãy hydrocacbon béo / thơm tập thể theo các yêu cầu của phương pháp. % RSD được xác định cho các hợp chất. Dữ liệu về khu vực cao điểm cũng đã được đánh giá.
• Hình 2 và 3 mô tả đồ thị% RSD cho mục tiêu và phạm vi hydrocacbon béo / thơm. Nhiệt độ trục lăn 45 ° C được chọn là nhiệt độ tốt hơn cho tất cả các hợp chất. Naphthalene, m- và p-xylen và metyl t-butyl ete có% RSD thấp nhất và diện tích pic cao nhất ở nhiệt độ này, trong khi vẫn duy trì diện tích pic hợp lý cho các hợp chất VPH khác.
• Để đánh giá các thông số quét khác và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ, nhiệt độ trục cuốn 45 ° C không đổi đã được sử dụng cho các mẫu đất.

6. Kết quả và thảo luận về thời gian lưu trú.

• Dữ liệu cho bốn thời gian dòng quét với tốc độ dòng quét không đổi là 150 mL / phút cho mỗi chất nền được đánh giá dựa trên các RRF được tính toán cho các chất phân tích VPH mục tiêu và các dãy hydrocacbon béo / thơm tập thể tuân theo các yêu cầu của phương pháp. Dữ liệu về khu vực cao điểm cũng đã được đánh giá.
• Các mẫu nước chỉ ra dữ liệu hợp lý với thời gian dòng chảy từ 2 đến 6 phút. Các mẫu đất chỉ ra dữ liệu hợp lý từ 4 đến 8 phút. Hình 4 cho thấy% RSD của các chất phân tích đích trong nước. Thời gian quét 6 phút đã được chọn, vì nó chứng minh% RSDs trung bình tốt nhất cho các hợp chất quan tâm.

7. Kết quả và thảo luận về tỷ lệ dòng lưu trú.

• Dữ liệu cho bốn tốc độ dòng quét với thời gian dòng quét không đổi là 6 phút được đánh giá dựa trên các RRF được tính toán cho các chất phân tích VPH mục tiêu và các dãy hydrocacbon thơm / béo theo yêu cầu của phương pháp. Dữ liệu về khu vực cao điểm cũng đã được đánh giá.
• Cả hai mẫu nước và đất đều chỉ ra dữ liệu hợp lý cho tất cả các tốc độ dòng chảy. Tốc độ dòng 150 mL / phút được chọn để phân tích giải hấp phụ. Hình 5 là% RSD của các chất phân tích đích trong nước.

8. Kết quả thời gian mô tả và thảo luận:

• Dữ liệu cho bốn thời gian giải hấp phụ bẫy được đánh giá dựa trên RRF được tính toán cho các chất phân tích VPH mục tiêu và các dãy hydrocacbon béo / thơm tập thể tuân theo các yêu cầu của phương pháp. Dữ liệu về khu vực cao điểm cũng đã được đánh giá.
• Cả mẫu nước và đất đều chỉ ra thời gian khử hấp thụ từ 1,25 đến 2,0 phút và cung cấp dữ liệu hợp lý cho tất cả các chất phân tích. Hình 6 cho thấy% RSD của các chất phân tích mục tiêu trong nước.

9. Đường cong hiệu chuẩn và MDL.

• Khi các thông số HT3 khác nhau được đánh giá, các thông số phương pháp tối ưu cho phân tích VPH này đã được chọn. Các thông số này được liệt kê trong Bảng 1. Các mẫu được thử nghiệm cả khi không và có sửa đổi cơ sở. Bảng 2 trình bày dữ liệu hiệu chuẩn cho% RSD của đánh giá này.
• Một sự khác biệt đáng kể đã được quan sát thấy trong diện tích pic của tất cả các hợp chất giữa các mẫu biến đổi bazơ và không thay đổi bazơ. Sự khác biệt phần trăm được tính toán cho các chất phân tích VPH và các tiêu chuẩn nội bộ và thay thế. Bảng 3 trình bày dữ liệu này.
• Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) được xác định bằng cách phân tích bảy lần lặp lại ở nồng độ 1 ppb. Các giới hạn này có thể được tìm thấy trong Bảng 4. Hình 7 cho thấy một lớp phủ sắc ký dòng ion tổng (TIC) của các tiêu chuẩn mức 50 ppb cho nước và đất.

Bảng 2.% RSD cho các đường cong hiệu chuẩn nước và đất không có và có công cụ điều chỉnh cơ sở từ 1 ppb đến 200 ppb.

Bảng 3. Diện tích đỉnh của tiêu chuẩn 50ppm của nước và đất không có và có chất điều chỉnh cơ sở và phần trăm chênh lệch (%).

Bảng 4. MDL đối với các mẫu nước và đất không có và có chất điều chỉnh cơ sở

10. Kết luận

• Tính năng MOM của thiết bị lấy mẫu Headspace tự động HT3 tạo điều kiện xác định hiệu quả các thông số liên quan đến ảnh hưởng của nhiệt độ mẫu, tốc độ dòng quét, thời gian quét và thời gian giải hấp. Các thay đổi được thực hiện đối với các tham số của phương thức để tối ưu hóa phương pháp không gian đầu động cuối cùng sẽ có lợi cho phương pháp dự thảo MassDEP VPH.
• Phương pháp Headspace động được tối ưu hóa được sử dụng để xác định% RSD và MDL của VPH trong các mẫu nước và đất từ ​​1 ppb đến 200 ppb. Giá trị% RSD cho tất cả các hợp chất có thể báo cáo đã vượt qua yêu cầu MassDEP dưới 25%.
• MDL thấp hơn tiêu chuẩn 1ppb đối với mẫu nước và đất. MDL cũng thấp hơn đối với các mẫu đất biến đổi cơ bản. MDLs thấp hơn tiêu chuẩn 1 ppb đối với mẫu nước biến tính cơ bản, ngoại trừ các hydrocacbon béo và thơm và benzen. Công cụ sửa đổi cơ sở có ảnh hưởng đến diện tích đỉnh của tất cả các mẫu. Chất điều chỉnh bazơ dường như không có ảnh hưởng đáng kể đến metyl t-butyl ete. Phân tích đất bằng không gian đầu cũng giúp loại bỏ nhu cầu chiết xuất và bảo quản metanol cần thiết trong phương pháp MassDEP.

Download Application Note tại đây

=============================================

Việt Nguyễn là đại diện độc quyền của hãng SCION- Anh tại Việt Nam.

Tham khảo link sản phẩm hãng SCION tại đây: https://vietnguyenco.vn/…/scion-instrument-voi-cac…/

Quý khách có nhu cầu tư vấn, vui lòng liên hệ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI – DỊCH VỤ – KỸ THUẬT  VIỆT NGUYỄN
Địa chỉ	VPHCM: số N36, đường số 11, P. Tân Thới Nhất,  Q.12, Tp. Hồ Chí Minh VPĐN: Số 10 Lỗ Giáng 5, phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ, Tp. Đà Nẵng VPHN: 138 Phúc Diễn, P. Xuân Phương, Q. Nam Từ Liêm, Tp. Hà Nội
Hotline	PHÒNG MARKETING – TRUYỀN THÔNG: 0817 663300 (Mr. Hiếu) – E: hieu@vietnguyenco.vn 0825 6644 22 (Ms. Bình) – E: binh.nguyen@vietnguyenco.vn
Email	info@vietnguyenco.vn
Website	https://www.vietcalib.vn| https://www.vietnguyenco.vn