Hochempfindliche GCMS-Analyse von Chlorphenolen in Trinkwasser unter Verwendung von Stickstoff als Trägergas
Chlorphenole finden u.a. Verwendung als Holzschutzmittel und Fungizide. Sie werden in der Industrie häufig zum Bleichen eingesetzt. Beim Erhitzen können sie sich zu Dioxinen umsetzen. Die Verknappung von Helium in den letzten Jahren und der damit einhergehende Anstieg des Heliumpreises lässt Anwender der Gaschromatographie vermehrt nach Alternativen suchen. Wasserstoff und Stickstoff sind mögliche Ersatzgase für Helium. Stickstoff hat gegenüber Wasserstoff den Vorteil, dass es inert und nicht brennbar ist. Nachteilig ist die geringere Empfindlichkeit verglichen mit Helium und das damit verbundene Problem, dass insbesondere in der Spurenanalytik der Anwender schnell an die Nachweisgrenzen stößt.
Das GCMS-QP2020 (NX) verfügt über ein großvolumiges Vakuumsystem das differentiell gepumpt wird. Dadurch wird auch mit Stickstoff als Trägergas ein exzellentes Vakuum erreicht und der Nachteil der schlechteren Empfindlichkeit gegenüber Helium rückt in den Hintergrund. Das Beispiel der Analyse von Phenolen in Trinkwasser demonstriert die Routinetauglichkeit der Verwendung von Stickstoff als Trägergas mit dem GCMS der QP2020-Baureihe.
Experiment
Eine Phenol-Standardmischung, wurde mit BSTFA trimethylsilyliert. Die Messparameter für das GCMS-QP2020 sind in Tabelle 1 angegeben.
| GC-MS | GCMS-QP2020 |
| Säule | Rxi-5MS (Länge: 20 m, 0,18 mm I.D., df = 0,36 μm) |
| Glass Insert | Splitless insert with wool |
| [GC] | |
| Injection Quantity | 1,0 μL |
| Injection Unit Temp. | 250°C |
| Column Oven Temp. | 60°C (1 min) --> (10°C / min) --> 250°C (3 min) |
| Trägergas | Nitrogen |
| Carrier Gas Control | Constant Linear Velocity (30,3 cm/sec) |
| Injection Mode | Splitless |
| Sampling Time | 1 min |
| [MS] | |
| Interface Temp. | 250°C |
| Ion Source Temp. | 200°C |
| Measurement Mode | SIM |
| Event Time | 0,3 sec |
In Tabelle 2 sind die SIM-Spuren angegeben, die bei der Analyse der TMS-derivatisierten Phenole genutzt wurden.
| Phenol-TMS | m/z 151,166 |
| 2-Chlorophenol-TMS | m/z 185,200 |
| 4-Chlorophenol-TMS | m/z 185,200 |
| 2,6-Dichlorophenol-TMS | m/z 219,234 |
| 2,4-Dichlorophenol-TMS | m/z 219,234 |
| 2,4,6-Trichlorophenol-TMS | m/z 253,268 |
| Acenaphthene-d10(I.S.) | m/z 162,164 |
Ergebnis
Die SIM-Chromatogramme bei einer Konzentration von 0,05 µg/L sind in Abb. 1 dargestellt. Die analytische Präzision in Bezug auf die Wiederholbarkeit (% RSD) ist in Tabelle 3 aufgeführt. Die geringste Empfindlichkeit wurde für das dreifach chlorierte 2,4,6-Trichlorphenol-TMS erhalten. Die Empfindlichkeit lag für alle Phenole im Bereich der Messungen mit Helium als Trägergas. Die analytische Präzision in Bezug auf die Wiederholbarkeit erwies sich als sehr gut, mit CV-Werten unter 2,5 %. (vergl. Tab. 3).
Tabelle 3: Ergebnisse für die Flächen bei der Messwiederholung (n=5) und der resultierenden relativen Standardabweichungen
| Area Ratio 1 | Area Ratio 2 | Area Ratio 3 | Area Ratio 4 | Area Ratio 5 | CV Value (%) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Phenol | 1,29689 | 1,29474 | 1,28757 | 1,26925 | 1,25547 | 1,39 |
| 2-Chlorophenol | 0,302674 | 0,303895 | 0,298466 | 0,297732 | 0,291126 | 1,68 |
| 4-Chlorophenol | 0,410166 | 0,403981 | 0,4105 | 0,389598 | 0,394093 | 2,36 |
| 2,6-Dichlorophenol | 0,224068 | 0,219572 | 0,216554 | 0,219759 | 0,218445 | 1,26 |
| 2,4-Dichlorophenol | 0,168732 | 0,167688 | 0,164369 | 0,164181 | 0,165625 | 1,22 |
| 2,4,6-Trichlorophenol | 0,156111 | 0,156102 | 0,156196 | 0,148737 | 0,151547 | 2,23 |
| Acenaphthene-d10 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
Zusammenfassung
Die Verwendung des GCMS-QP2020 für die Analyse von Phenolen in Trinkwasser demonstriert, dass sowohl die Empfindlichkeit als auch die Wiederholbarkeit trotz des Einsatzes von Stickstoff als Trägergas exzellent sind.
Möglich wird dies durch das großdimensionierte differentielle Vakuumsystems im GCMS-QP2020 (NX). Dadurch wird auch bei der Verwendung von Stickstoff als Trägergas ein hervorragendes Vakuum erzeugt und als Konsequenz das Rauschen minimiert.
Das GCMS-QP2020 (NX) ist das optimale GC/MS-System in Bezug auf die Kompatibilität bei der Verwendung von Stickstoff als Trägergas, in Anbetracht der erwarteten Verknappung von Helium in naher Zukunft.