DANI Instrumentsa scent of future

I vantaggi della tecnica del desorbimento termico applicata

all’analisi dei VOC e dei SVOC

L’individuazione e la quantificazione delle sostanze nocive presenti nell’aria che

quotidianamente respiriamo, sia sulle nostre strade che nei luoghi di lavoro, è considerato uno degli argomenti di maggior interesse da

parte degli enti deputati al controllo della nostra salute e dall’opinione pubblica.

Master TD - applicazioni

Composti organici volatili (VOC) in atmosfera:– Benzene, Toluene, Etilbenzene e Xileni– Precursori dell’ozono– Solventi clorurati– 1,3-Butadiene– Formaldeide– Acrilonitrile

Inquinamento di interni

• Prodotti da costruzione• Agenti pulenti• Emissione di VOCs da vernici murarie, carta da

parati, tappeti e moquettes

Monitoraggio dei luoghi di lavoro

• VCM polimeri• 1,3-butadiene gomme sinteteche• acrilonitrile fibre acriliche• stirene plastiche• Ossido di etilene sterillizanti• dimethyl,diethyl sulfide industria farmaceutica• solventi vernici• percloroetilene lavanderie

Metodologie di analisi

• Semplici• Affidabili• Sicure• Economiche

Opzioni di Campionamento

Tubi contenenti materiale adsorbente:

– Estrazione con solvente

– Desorbimento Termico

Campionamento mediante tubi

Tubi con materiale adsorbente:

– Campionamento assiale diffusivo (passivo)

– Campionamento mediante l’utilizzo di pompe (attivo)

Tecniche di campionamento

Campione gassosoGli analiti sono raccolti e trattenuti dal materiale adsorbente

Tecniche di campionamentoCampioni solidi

• Gli analiti sono estratti direttamente dalla matrice

Campionamento mediante tubi

– Campionamento radiale diffusivo (passivo)

TDThermal Desorber

E’ l’utilizzo del calore e di un gas inerte per estrarre da una matrice composti volatili e semi-volatili.

Gli analiti vengono successivamente trasferiti nel sistema analitico in un piccolo volume di gas.

Definizione di desorbimento termico

• ISO/FDIS 16017-1/2: Indoor, ambient and workplace air-sampling and analysis of volatile organic compounds by sorbent tube/thermal desorption/ capillary gas chromatography

• MDHS 72/80:Volatile Organic compounds in air: Laboratory method using pumped/diffusive solidsorbent tubes, thermal desorption and gas chromatography

• Method prENV 13419 - Building products, determination of the emission of volatile organic compounds.

• EPA TO-14: Determination of Volatile Organic compounds (VOCs) in air collected in specially-prepared canister with subsequent analysis by gas chromatography.

• EPA TO-15: Determination of Volatile Organic compounds (VOCs) in air collected in specially-prepared canister and analyzed by gas chromatography/mass spectrometry

• EPA TO-17: Determination of Volatile Organiccompounds in Ambient Air Using Active Sampling onto Sorbent Tubes

• ASTM D6196-97: Standard practice for selectionof Sorbents and Pumped Sampling/Thermal Desorption Analysis Procedures for Volatile Organic Compounds in Air

Confronto tra desobimento termico ed estrazione liquida

– Maggiore sensibilità (incrementi di 100 ÷1000 volte )

– Incremento della capacità estrattiva (>95%)– Assenza del picco del solvente di estrazione– Minima manipolazione del campione– Facile da automatizzare– Maggior sicurezza per l’operatore– Riduzione dei costi

Analisi VOCs - BTEX

2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0Time [min.]

10

20

30

40

50

60

70

Vol

tage

[mV

]

ben

zene to

luen

e

eth

ylbe

nzen

e p

-xyl

ene

m-x

ylen

e

o-x

ylen

e

GC Conditions

Column: CarboWax 30m, 0,32mm

Inj: SL/IN 350°C

Det: FID 350°C

Carrier: He

TD Conditions

Trap: Tenax GR

Tube: Tenax GR

Sample Volume: 1000ml

Minimum detectable level: ppb level

Benzene Toluene Ethylbenzene p-Xylene m-Xylene o-Xylene

Average

St.dev.

RSD%.

8,05 8,04 8,03 8,06 8,03 8,17

0,06 0,09 0,07 0,09 0,10 0,09

0,70 1,09 0,86 1,13 1,20 1,10

Repeatability on 10 samples

VOCs – analisi idrocarburi alogenati

0 5 10 15 20 25Time [min.]

50

75

100

125

150

175

200

Vol

tage

[mV

]

freo

n 11

freo

n 11

3 m

ethy

lene

chl

orid

e tr

ans1

,2-d

ichl

oroe

t 1

,1-d

ichl

oroe

than

e

chl

orof

orm

1,1

,1-tr

ichl

oroe

tha

1,2

-dic

hlor

oeth

ane c

arbo

n te

trach

lorid

tric

hlor

oeth

ylen

e b

rom

odic

hlor

omet

han

dib

rom

ochl

orom

etha

n te

trach

loro

ethy

lene

bro

mof

orm

GC Conditions

Column: DB624, 60m, 0,32mm

Inj: SL/IN 350°C

Det: ECD 350°C

Carrier: He

TD Conditions

Trap: CarbopackB-Carbosieve SIII

Tube: CarbopackB-Carbosieve SIII

Sample Volume: 250ml

Minimum detectable level: ppt

CFC11 CFC113

Average 1011,8 385,6

Std. Dev. 17,7 3,5

RSD% 1,8 0,9

Repeatability on 10 samples

AIR Sampler Option

Canisters:Campionamento puntuale o medio.

Sampling bags: Campionamento

puntuale.

Monitoraggio dei precursori dell’ozono(epa TO14)

Benzene 2,2-DimethylbutaneCyclohexane trans-2-Butene2,3-Dimethylpentane 1-Butene2,4-Dimethylpentane iso-Butylene2,2,4-Trimethylpentane cis-2-ButeneMethyl-cyclopentane Cyclopentane2,3,4-Trimethylpentane IsopentaneToluene Pentane2-Methylheptane Propyne3-Methylheptane 1,3-Butadienen-Octane 3-Methyl-1-ButeneEthylbenzene 2-Methyl-1-Butenem-Xylene 2-Methyl-2-Buteneo-Xylene Cyclopentenen-Nonane 1-Penteneα-Pinene trans-2-Penteneβ-Pinene cis-2-Pentene1,2,4-Trimethylbenzene 2-MethylpentaneEthane 3-MethylpentaneEthene 2-Methyl-1-pentenePropane 4-Methyl-1-penteneCyclopropane cis-2-HexenePropylene trans-2-HexeneIsobutane IsopreneAcetylene Hexanen-Butane 3-MethylhexanePropadiene

Columns: a) AT-1 60mx0.25mmx1.0 um b) Al2O3/KCl 50mx0.25mm; Oven:40°C,15 min, 5°C/min, 150°C, 10°C/min, 200°C, 25 min;Carrier (He): a) 1,5 ml/min b) 1.0 ml/min, Inj: 150 °C, split: 10 ml/min Det: FID/FID 250 °CMulti-layer trap, Focusing temp: -20 °C, Desorption temp: 200 °C Sampled volume: 450 ml

Ozone precursors monitoringLINEARITY

R2 = 0,9945R2 = 0,9947

R2 = 0,999

R2 = 0,9951

R2 = 0,9938

R2 = 0,9997

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Sampled Volume (ml)

Peak

Are

a (m

V xs)

acetylene 1,3 butadienepropane a pinenebenzene 3-methylheptane

Sensibilità

Idrocarburi C2 - C4 : 0.3 ppb

Idrocarburi C5 - C9 : 0.1 ppb

Al2O3/KClRSD% < 0.2%

OV1RSD%< 0.02%5

101520253035404550

rete

ntio

n tim

e

acetylene 1,3 butadiene propanea pinene benzene 3-methylheptane

Ripetibilità dei tempi di ritenzione in 16 ore di campionamento on line

Variazione oraria della concentrazione dei composti aromatici in aria extraurbana(48 ore)

0

20

40

60

80

100

120

time

ng

benzene toluene ethylbenzene p+m-xylene o-xylene

Analisi Ambientale

Campioni Gassosi Campioni Solidi

Campioni Liquidi

VOCp.e. < 200°C

SVOCp.e. >200°C

Idrocarburi Lineari

Idrocarburi Lineari• GC Conditions• Column: Poly dimethyl siloxane 10m, 0.53mm, 0.1um• Oven: 40°C, 7.5°C/min., 320°C• Inj: SL/IN 350°C• Det: FID 350°C• Carrier: He 15ml/min• Split: 75ml/min

• TD Conditions• Trap: Glass Wool• Trap Temp: -10/450°C• Tube: Glass• Tube Desorption Temp.: 400°C• Sample Volume: 3ul, 100ppm

SVOCs-Ftalati

GC Conditions

Column: SPB-1 10m, 0,53mm, 0,1um

Oven: 40°C, 7.5°C/min., 320°C

Inj: SL/IN 350°C

Det: FID 350°C

Carrier: He 15ml/min

Split: 75ml/min

TD Conditions

Trap: Glass Wool

Trap Temp.: -10/450°C

Tube: Glass

Tube Desorption Temp.: 400°C

Sample Volume: 3ul, 100ppm

SVOCs-IPA

GC Conditions

Column: SE - 54 30m, 0,32mm, 0,25um

Oven: 40°C, 7.5°C/min., 320°C

Inj: SL/IN 350°C

Det: FID 350°C

Carrier: He 15ml/min

Split: 75ml/min

TD Conditions

Trap: Glass Wool/Tenax GR

Trap Temp.: -10/450°C

Tube: Glass

Tube Desorption Temp.: 400°C

Sample Volume: 3ul, 100ppm

SVOCs-Fenoli

GC Conditions

Column: SE - 54 30m, 0,32mm, 0,25um

Oven: 40°C, 7.5°C/min., 320°C

Inj: SL/IN 350°C

Det: FID 350°C

Carrier: He 15ml/min

Split: 75ml/min

TD Conditions

Trap: Glass Wool/Tenax GR

Trap Temp.: -10/450°C

Tube: Glass

Tube Desorption Temp.: 400°C

Sample Volume: 3ul, 100ppm

SVOCs-Pesticidi

GC Conditions

Column: SE - 54 30m, 0,32mm, 0,25um

Oven: 100°C, 15°C/min., 320°C

Inj: SL/IN 350°C

Det: ECD 300°C

Carrier: He 7,5 ml/min

Split: 75ml/min

TD Conditions

Trap: Glass Wool/Tenax GR

Trap Temp.: -10/450°C

Tube: Glass

Tube Desorption Temp.: 400°C

Sample Volume: 2ul, 2ppm

SVOCs-Pesticidi

GC Conditions

Column: SE - 54 30m, 0,32mm, 0,25um

Oven: 100°C, 15°C/min., 320°C

Inj: SL/IN 350°C

Det: ECD 300°C

Carrier: He 7,5ml/min

Split: 75ml/min

TD Conditions

Trap: Glass Wool/Tenax GR

Trap Temp.: -10/450°C

Tube: Glass

Tube Desorption Temp.: 400°C

Sample Volume: 2ul, 6ppm

SVOCs-Pesticidi

R2 = 0,9989

R2 = 0,9989

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Conc. ug/L

Area

mV*

sec.

trifluralin pendimethalin

VCM, styrene Polimeri

Epicloridina Resine epossidicheCarburanti FragranzeSolventi residui AdesiviAcetaldeide Polyethylene tereftalatoIndustria farmaceutica FoodIncarti alimentari Film fotograficiGiocattoli Industria automobilistica

DANI

Master in … leak test

Master in … Dry-Step

Master in … inerzia

Master in …

Desorbimento

instantaneo

TDThermal Desorber

Sistema di raffreddamento trappola

Azionamentoelettrico (Peltier)

Temperatura minima trappola

-40°C

450°C

Velocità di riscaldamento

“instant heating”

Temperatura massima trappola

Operating Principle Two stage thermal desorption

Capacity 50 tubes

Sampling Tubes Standard, ¼” x 3.5 “ SS or glass

Tube Leak Test Automatic

Tube Desorption Temperature 40°C - 400°C

Focusing Trap Quartz packed

Trap Cooling System Peltier cooling

Adsorption Trap Temperature -40°C - +30°C

Desorption Trap System Instant

Desorption Trap Temperature 50°C - 450°C

Transfer Line Siltek®

Transfer Line Temperature 50°C - 290°C

Sampling Valve Temperature 50°C - 300°C

Sample Flow-path Siltek®

Volatility Range C2 - C44

Control TD Manager Control Software

Optional Accessories Air SamplerStream Selector 10 lines

Conclusioni

• DANI Master TD e AIR Sampler incontrano le esigenze per ogni tipo di campionamento

• Possibilità di analizzare campioni gassosi, liquidi e solidi

• L’alta capacità di focalizzazione permette di ottenere ottimi risultati analitici

• Non è richiesta la presenza di fluidi criongenici• Combinato con la Gascromatografia capillare

offre un sistema versatile e completo per il monitoraggio ambientale

Conclusioni

TDThermal Desorber

Estende il range dei composti che possono essere quantitativamente trasferiti nel sistema

gas cromatografico, permettendo di utilizzare la tecnica del desorbimento termico non solo per i

VOC ma anche per i SVOC.

TDThermal Desorber

www.danispa.it