Tổng quan:

2 hợp chất độc hại có trong các sản phẩm điện – điện từ là PBB và PBDE được kiểm soát theo tiêu chuẩn RoHS do chứa hàm lượng halogen cao, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.

Bên cạnh 2 hợp chất Brominated này, các hợp chất phthalate ester cũng bị kiểm soát bởi các tiêu chuẩn của Châu Âu và Mỹ như:

- Quốc hội Mỹ nghiêm cấm sử dụng 6 hợp chất phthalate trong đồ chơi trẻ em với hàm lượng trên 0,1%: DBP, DEHP, BBP, DINP, DIDP and DnOP (Consumer Product Safety Improvement Act of 2008 (CPSIA))

- Ủy ban Châu Âu xác định các chất DBP, DEHP và BBP là những độc tố nguy hiểm (2005/84/EC)

- EPA còn điền thêm 8 hợp chất khác của Phthalate vào danh sách các chất độc hại cần kiểm soát nghiêm: DIBP, DBP, BBP, DEHP, DnOP, DINP, DnPP và DIDP

Làm thể nào để định lượng được các hợp chất độc hại Phthalate và Brominated để chắc chắn rằng sản phẩm đáp ứng các yêu cầu của Châu Âu và Mỹ?

Câu trả lời chính là hệ thống sắc ký khí khối phổ GCMS.

Giới thiệu hệ thống PY-GC/MS

Phương pháp sắc ký khí khối phổ truyền thống cần chiết xuất dung môi chứa PBB, PBDE và phthalate từ mẫu nhựa. Đây là bước tốn thời gian và gây nguy cơ tiếp xúc nhiều dung môi dễ bay hơi độc hại.

Phương pháp Pyrolysis sẽ hạn chế được những hạn chế trên cho cả mẫu polyme tự nhiên và tổng hợp.

Hệ thống sắc ký khối phổ PY-GCMS bao gồm:

- Máy sắc ký khối phổ GCMS-Q2010 Ultra (hoặc GCMS-QP2020)

- Frontier Multi-Shot EGA/PY- 3030D pyrolyzer

- AS-1020E Auto-Shot sampler

Chuẩn bị mẫu chuẩn/chất chuẩn:

Bộ mẫu chuẩn cho ứng dụng này gồm:

- Chất chuẩn Phthalate gồm 3 miếng polyme rất mỏng có thành phần chứa 7 hợp chất phthalates có thành phần lần lượt là 0, 100 và 1000ppm

- Chất chuẩn Brominated chống cháy chứa 11 hợp chất PBB và PBDE

Tất cả mẫu chuẩn được chuẩn bị bằng cách cắt miếng nhỏ. Khoảng 0,5mg chất chuẩn và mẫu được cân ở cân phân tích có độ chính xác 0,01mg trước khi cho vào cốc đựng mẫu.

Điều kiện tiến hành thí nghiệm:

Sắc ký khí	CG-2010 Plus
Cột	UA-PBDE, 15 m x 0.25 mm x 0.05 µm (Shimadzu PN 220-94824-20)
Chương trình lò gia nhiệt	80 °C, no hold, 20 °C/minute to 300 °C, hold 5 minutes
Hệ phun	Split mode, split ratio 50:1; 300 °C; Split Liner w/ wool
Khí mang	Helium
Dòng khí mang	Constant linear velocity mode, 52.1 cm/second; Total Flow 54 mL/minute, Column Flow = 1.00 mL/minute; Purge Flow 3.0 mL/minute
Quang phổ khối	GCMS-QP2010 Ultra
Ion Source Temperature	230 °C
Solvent Cut Time	0.5 minutes
Detector Voltage	Relative to tune + 0.1 kV
MS Operating Mode	Acquisition mode: Scan/SIM
Pyrolyzer	PY-3030D (Frontier Labs)
Lượng mẫu	0.5 mg
Nhiệt độ lò	TD1 200 °C to 300 °C @ 20 °C/minute, total 5 minutes; TD2 300 °C to 340 °C @ 5 °C/minute, total 9 minutes
PY-GC Interface Temperature	Furnace temperature plus 100 °C, up to 300 °C
Thời gian phân tích
PY program	14 phút
GC/MS program	16 phút
Total Cycle Time per sample	30 phút

Danh sách các hợp chất và ion cho phương pháp SIM (Sàng lọc ion chọn lọc):

Compound Name	Abbreviation / Congeners	Selected Ions for the SIM Mode
Compound Name	Abbreviation / Congeners	Quantitation	Reference #1	Reference #2
Diisobutyl phthalate	DIBP	223.0	205.0	149.0
Dibutyl phthalate	DBP	223.0	205.0	149.0
Butyl benzyl phthalate	BBP	206.0	91.0	149.0
Di(2-ethylhexyl) phthalate	DEHP	279.0	167.0	149.0
Di(n-octyl) phthalate	DnOP	279.0	167.0	149.0
Diisononyl phthalate	DINP	293.0	167.0	149.0
Diisodecyl phthalate	DIDP	307.0	167.0	149.0
Hexabromocyclododecane	HBCDD	238.9	560.6
2,2',4,4'-tetrabromodiphenyl ether	BDE-47	325.8	483.6
2,2',3,4,4'-pentabromodiphenyl ether	BDE-99	403.8	561.6
2,2',4,4',6-pentabromodiphenyl ether	BDE-100	403.8	561.6
2,2',4,4',5,5'-hexabromodiphenyl ether	BDE-153	483.6	643.5
2,2',4,4',5,6'-hexabromodiphenyl ether	BDE-154	483.6	643.5
2,2',3,4,4',5,6'-heptabromodiphenyl ether	BDE-183	561.6	721.4
2,2',3,3',4,4',6,6'-Octabromodiphenyl ether + 2,2',3,4,4',5,6,6'-Octabromodiphenyl ether	BDE-197+204	641.5	643.5
Nonabromodiphenyl ethers	BDE-206+207+208	719.4	879.2
Decabromodiphenyl ether	BDE-209	799.3	959.1
Decabrominated biphenyl	BB-209	783.3	785.3