Determination of Polybrominated Diphenyl Ethers in Polymeric Materials Using the 6890 GC/5973N inert MSD with Electron Impact Ionization

Význam tématu

Polybromované difenyléthery (PBDE) patří mezi nejpoužívanější retardéry hoření v elektronických a elektroinstalačních plastech. Jejich vysoká perzistence a výskyt ve všech složkách ekosystému, včetně lidského mléka či séra, vedla k omezením výroby v EU a zvýšenému zájmu o jejich kvalitní stanovení v polymerních materiálech.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo vyvinout rychlou, citlivou a reprodukovatelnou metodu pro kvantifikaci tri- až deca-BDE v technických směsích a v plastových matricích. Metoda kombinuje selektivní iontový monitoring (SIM) na GC/MS s Retention Time Locking (RTL) a flexibilní vzorkovací postupy.

Použitá metodika

Vzorky polymerů byly připraveny dvěma postupy: soxhletovou extrakcí a rozpouštěním v toluenu. K interní kalibraci a zajištění reprodukovatelné retence byl použit PCB 209 (RTL referenční sloučenina) a PCB 207 jako injekční standard. Analýza probíhala na GC 6890 se silikonovou kolonkou DB-5ms (15 m × 0,25 mm, 0,1 µm) při konstantním průtoku 1,8 mL/min. Teplotní program: 90 °C (1 min), 20 °C/min do 340 °C (2 min), celkem 15,5 min. MSD 5973N inertní, SIM jediná skupina 24 iontů, dwell 10 ms, zdroj 300 °C, kvadrupól 150 °C.

Použitá instrumentace

• Agilent GC 6890
• Agilent MSD 5973N inertní s Performance Electronics upgrade
• Kolonka DB-5ms, 15 m × 0,25 mm, 0,1 µm
• Retention Time Locking na PCB 209

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila spolehlivě oddělit a kvantifikovat PBDE od tri- až deca-stupně bromace během 15 minut. Charakteristické ionty [M–Br2]+ a [M–Br2]2+ poskytují vysokou selektivitu, přičemž kratší kolony zvyšují citlivost zejména u deca-BDE. Reprodukce retencí díky RTL byla lepší než 0,1 min. Analýza extraktů HIPS polymeru prokázala RSD 1–2 % pro jednotlivé skupiny BDE, bez významných interferencí z polymeru.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlý screening a kvantifikaci PBDE v kontrolách kvality elektrických komponent, v environmentálních studiích i ve výrobě plastů. Díky jediné SIM-skupině a RTL je snadno implementovatelná bez komplikovaného ladění okének, robustní vůči kontaminaci matricí a vyžaduje minimální údržbu zdroje.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření RTL databází retencí pro širší spektrum PBDE kongenerů
• Využití vysoko-rozlišovací hmotové spektrometrie pro jednoznačnou identifikaci izomerů
• Automatizace a on-line extrakce vzorků pro vyšší propustnost
• Nasazení alternativních ionizačních technik (CI, APPI) pro zlepšení citlivosti těžších PBDE
• Studium degradace PBDE a jejich transformačních produktů v prostředí

Závěr

Vyvinutá GC/EI-SIM metoda s jednou SIM-skupinou a RTL poskytuje rychlý, citlivý a reprodukovatelný postup stanovení polybromovaných difenyléterů v polymerních materiálech. Flexibilita vzorkovací přípravy a robustní částiontové podmínky MS zajišťují spolehlivost i v náročných průmyslových a environmentálních aplikacích.

Reference

1. Bjorklund J. et al., Influence of the injection technique and the column system on gas chromatographic determination of polybrominated diphenyl ethers, Journal of Chromatography A, 2004, 1041(1–2): 201–210.
2. Altwaiq A.M., Wolf M., van Eldik R., Extraction of brominated flame retardants from polymeric waste material using different solvents and supercritical CO2, Analytica Chimica Acta, 2003, 491(1): 111–123.
3. Prest H., Tu C., Sample Preparation Protocols for Polybrominated Diphenyl Ethers in Polymeric Materials for GC-MS analysis, Agilent Technologies, 2005.
4. Prest H., Peterson D.W., New approaches to the development of GC-MS selected ion monitoring acquisition and quantitation methods, Agilent Technologies, 2001.
5. Korytar P. et al., Retention-time database of 126 polybrominated diphenyl ether congeners and two technical mixtures on seven capillary gas chromatographic columns, Journal of Chromatography A, 2005, 1065(2): 239–249.
6. Huber S., Ballschmiter K., Characterisation of five technical mixtures of brominated flame retardants, Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 2001, 371(6): 882–890.