水素キャリアガスを使用したP&T-GC/MS法による揮発性有機化合物の分析 [GC-QMS Application]
MSTips No. 371
はじめに
揮発性有機化合物 (VOC) のGC/MS分析では一般的にキャリアガスとしてヘリウムガスが使用される。近年のヘリウムの供給不足や価格の高騰により、ヘリウムガスの確保が問題となっており、その代替ガスとして水素ガスや窒素ガスをキャリアガスとして用いた検討が進んでいる。
今回ヘリウム代替ガスとして水素キャリアガスを用い、P&T-GC/MS法 による分析を試みたのでその結果を報告する。対象成分は、水道法における水質基準項目、水質管理目標設定項目、要検討項目に含まれるVOC 25成分とし、ピーク分離及び定量下限値の確認を行った。
分析条件
測定はパージ&トラップ装置Atomx XYZ (Teledyne Tekmar社製) と、ガスクロマトグラフ質量分析計JMS-Q1600GC UltraQuad™ SQ-Zetaを使用した。内部標準液はAtomx XYZの自動添加機能にて10 µLを添加した。
Table 1 Measurement condition
| GC : Agilent 8890 | |
|---|---|
| Column | Rtx-VMS (0.25 mm, ID×30 m, df = 1.4 μm) |
| Inlet temperature | 250°C |
| Column oven temperature | 40°C (2 min) → 7°C / min → 70°C → 20°C / min → 170°C → 40°C / min → 240°C (1.2 min) |
| Injection mode | Split 40 : 1 |
| Carrier gas | Hydrogen, 1.3 mL / min, Constant flow |
| MS : JMS-Q1600GC UltraQuad™ SQ-Zeta | |
| Ion source temperature | 250°C |
| Interface temperature | 250°C |
| Acquisition mode | Peak Dependent SIM |
| P&T : AtomxXYZ (Teledyne Tekmar社製) | |
|---|---|
| Trap Tube | #9 |
| Purge Gas | Nitrogen |
| Sample Volume | 25 mL |
| Purge Time | 8 min |
| Sparge Vessel Temperature | 40°C |
| Purge Flow | 100 mL / min |
結果
10ppbのトータルイオンカレントクロマトグラム (TICC) をFig.1 に示した。キャリアガスに水素を用いた場合でもヘリウムと同等の分離を確認できた。
Fig.1 TIC chromatograms of VOCs (10ppb).
VOC 0.1 ppb、1,4-Dioxane 1 ppbのEICをFig.2に、検量線 (0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10 ppb) の決定係数 (r2) および下限値繰り返し再現性 (%RSD n = 5)をTable.2に示す。すべての化合物で検量線の決定係数 (r2) が0.99以上、繰り返し再現性が10%以下と良好な結果が得られた。
Fig.2 EIC of each VOC at concentration near the lower limit of quantification (VOC: 0.1 ppb, 1,4-Dioxane: 1 ppb)
Table2. %RSD. and coefficient of determination (r2) of each VOC
| Compound Name | % RSD | r2 |
|---|---|---|
| 1, 1-Dichloroethylene | 0.6 | 0.9999 |
| Dichloromethane | 1.3 | 0.9999 |
| trans-1,2-Dichloroethylene | 0.5 | 0.9999 |
| Methyl-t-ButylEther | 1.5 | 0.9999 |
| cis-1, 2-Dichloroethylene | 0.7 | 0.9999 |
| Chloroform | 0.8 | 0.9999 |
| Carbontetrachloride | 0.7 | 0.9999 |
| 1, 1, 1-Trichloroethane | 0.8 | 0.9999 |
| Benzene | 0.4 | 0.9999 |
| 1, 2-Dichloroethane | 1.5 | 0.9999 |
| Trichloroethylene | 0.8 | 0.9999 |
| 1, 2-Dichloropropane | 0.8 | 0.9999 |
| Compound Name | % RSD | r2 |
|---|---|---|
| Bromodichloromethane | 0.8 | 0.9999 |
| 1, 4-Dioxane | 9.4 | 0.9985 |
| cis-1,3-Dichloropropene | 3.4 | 0.9997 |
| Toluene | 2.5 | 0.9992 |
| Tetrachloroethylene | 3.8 | 0.9998 |
| trans-1,3-Dichloropropene | 3.6 | 0.9997 |
| 1, 1, 2-Trichloroethane | 2.6 | 0.9998 |
| Dibromochloromethane | 1.8 | 0.9999 |
| m, p-Xylene | 3.2 | 0.9998 |
| o-Xylene | 2.7 | 0.9999 |
| Bromoform | 1.7 | 0.9999 |
| 1, 4-Dichlorobenzene | 3.2 | 0.9998 |
%RSD: VOC 0.1 ppb, 1, 4-Dioxane 1 ppb (n = 5)
r2: VOC 0.1~10 ppb, 1, 4-Dioxane 1~10 ppb
まとめ
水素キャリアガスを用いてP&T-GC/MSのVOC測定を試みた。感度を得るのが難しいとされる1, 4-Dixaneにおいても1 ppbまで十分検出できることが確認でき、すべての化合物で検量線、併行精度に関しても良好な結果が得られた。
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