The use of Kendrick mass defect plots, a new feature in GC Image™ software for GC x GC/high resolution mass spectrometric data analysis: an application on the identification of halogenated contaminants in electronic waste

Význam tématu

Kombinace dvourozměrné plynové chromatografie s vysokým rozlišením hmotnostního spektrometru umožňuje analýzu stovek až tisíců složek v komplexních směsích. Nicméně identifikace halogenovaných kontaminantů v elektronickém odpadu představuje značnou výzvu z důvodu vysoké složitosti dat. Využití Kendrickových hmotnostních odchylek zjednodušuje rozlišení homologických řad a usnadňuje vizuální rozpoznání substitučních vzorců.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo implementovat netradiční Kendrickovu hmotnostní odchylku (mass defect) pro substituci H/Cl do softwaru GC Image™ verze 2.5 a aplikovat ji na detekci a identifikaci halogenovaných sloučenin v prachu z recyklačního centra elektronického odpadu.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorkování: prach z elektronického odpadu.
• GC×GC systém: Zoex ZX2 thermal modulator, 1. a 2. kolona Rxi-5SilMS (30 m × 0,25 mm, 0,25 μm) a Rxi-17SilMS (2 m × 0,15 mm, 0,15 μm).
• GC-TOFMS: JEOL AccuTOF GCv 4G, EI+ 70 eV, rozsah m/z 45–800, frekvence 50 Hz.
• Odběr průměrného spektra a výpočet H/Cl Kendrickovy odchylky.
• Software: GC Image™ v2.5 s funkcí generování mass defect plotu.
• Mass kalibrace: externí bodová kalibrace na C5H15O3Si3+ (m/z 207,0329).

Hlavní výsledky a diskuse

Průměrná hmotnostní chromatografie ukázala přes 500 vrcholů. H/Cl mass defect plot seskupil ionty halogenovaných sloučenin do horizontálních řad podle počtu substitucí Cl vs. H. Pomocí polygonů byly vyčleněny třídy sloučenin: TCPP, polychlorované terfenyly, tetrabromobisfenol A, PCBs, PBDEs a hexabrombenzen. Automatické generování selektivních chromatogramů usnadnilo identifikaci, kterou potvrdily NIST knihovna a přesné měření hmotnosti s chybou do ±1,5 mmu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá vizuální detekce homologických řad halogenovaných kontaminantů.
• Automatizované generování třídových chromatogramů pro screening.
• Zvýšení efektivity analýz v odděleních QA/QC a environmentální analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření hmotnostních odchylek na další substituce (např. Br, N).
• Integrace s chemometrickými a strojově učenými algoritmy pro automatickou klasifikaci dat.
• Online monitoring procesů a rychlé screeningy ve výrobních linkách.
• Budování rozsáhlých databází halogenovaných kontaminantů pro průmyslové i environmentální aplikace.

Závěr

Implementace netradiční H/Cl Kendrickovy odchylky v GC Image™ v2.5 významně zjednodušuje a zrychluje identifikaci halogenovaných sloučenin v komplexních vzorcích elektronického odpadu a představuje užitečný nástroj pro analytickou chemii.

Reference

1. Kendrick E., Anal. Chem., 1963, 35, 2146–2154.
2. Jobst K.J., Reiner E.J., Backus V.Y., Helm P.A., McCrindle R., Taguchi S., Anal Bioanal Chem, 2013, 405, 3289–3297.