Development of explosives detection method based on FAIMS (Field Asymmertric Ion Mobility Spectrometry) and thin layer chromatography (TLC)

• Autorzy: Tomaszewski Waldemar , Perchaluk Paweł , Maksimowski Paweł , Gołofit Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0207

Warianty tytułu

PL

Opracowanie metody wykrywania substancji wybuchowych w oparciu o spektrometrię ruchliwości jonów w zmiennym polu elektrycznym (FAIMS, Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry) oraz chromatografię cienkowarstwową (TLC)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new method of hyphenation of thin layer chromatography (TLC) and field asymmetric ion mobility spectrometry (FAIMS), is presented. Coupling chromatography with spectrometry enables the simultaneous separation and identification of individual species. During chromatographic experiments the elution was carried out using normal- and reversed-phase systems. The detection was performed with MO-2M and PILOT-M handheld detectors. The chromatographic bands were located using ultraviolet detection and a spray reagent containing diphenylamine. The bands containing explosives were separated and placed in thermal desorbers of the detectors. They were applied as vapour intensifiers. During experiments, a more effective way of desorption from TLC sheets using a conventional dry block heater was demonstrated. The best results were obtained using the MO-2M detector an normal-phase separations. By applying such separation, it was possible to detect 10 μg of trinitrotoluene, hexogen, pentaerythritol tetranitrate and CL-20 on TLC plates.

PL

W pracy przedstawiono połączenie dwóch metod: chromatografii cienkowarstwowej (TLC) oraz spektrometrii FAIMS. Połączenie (sprzężenie) metody chromatograficznej np. z metodą spektrometryczną pozwala na szybki rozdział mieszaniny i identyfikację jej składników. Do rozdziałów chromatograficznych zastosowano normalny lub odwrócony układ faz, jako detektory użyto spektrometry MO-2M i PILOT-M. Pasma chromatograficzne lokalizowano w promieniowaniu ultrafioletowym lub po zastosowaniu odczynnika wywołującego z difenyloaminą. Po lokalizacji na rozwiniętych płytkach pasm chromatograficznych wycinano ich fragmenty, które desorbowano termicznie w fabrycznych desorberach urządzeń lub na zaprojektowanym stanowisku z podgrzewaczem laboratoryjnym. Desorpcję termiczną zastosowano w celu zwiększenia emisji par substancji wybuchowych z płytek krzemionkowych. Stosując detektor MO-2M oraz płytki krzemionkowe rozwijane w normalnym układzie faz zidentyfikowano w rozdzielonych pasmach chromatograficznych, zawierających po 10 μg, heksogenu, trotylu, pentrytu oraz CL-20.

Słowa kluczowe

EN

heksogen; trinitrotoluene; pentaerythritol tetranitrate; CL-20; chromatographic method; spectrometric method; coupling

PL

heksogen; trotyl; pentryt; CL-20; metoda chromatograficzna; metoda spektrometryczna; sprzężenie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 13
• Strony: 112--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot., tab.

Twórcy

autor

Tomaszewski Waldemar

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of High-Energetic Materials, 3 Noakowskiego Street, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Perchaluk Paweł

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of High-Energetic Materials, 3 Noakowskiego Street, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Maksimowski Paweł

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of High-Energetic Materials, 3 Noakowskiego Street, 00-664 Warsaw, Poland

autor

Gołofit Tomasz

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of High-Energetic Materials, 3 Noakowskiego Street, 00-664 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Eiceman G.A., Karpas Z., Hill Jr H.H. Ion Mobility Spectrometry. 3rd ed., Boca Raton: CRC Press, 2014.
• [2] Mathis J.A., McCord B.R. Mobile Phase Influence on Electrospray Ionization of the Analysis of Smokeless Powders by Gradient Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography-ESIMS. Forensic Sci. Int. 2005, 154: 159-166.
• [3] Cook G.W., LaPuma P.T., Hook G.L., Eckenrode B.A. Using Gas Chromatography with Ion Mobility Spectrometry to Resolve Explosive Compounds in the Presence of Interferents. J. Forensic Sci. 2010, 55: 1582-1591.
• [4] Du Z., Sun T., Zhao J., Wang D., Zhang Z., Yu W. Development of a Plug-type IMS-MS Instrument and its Applications in Resolving Problems Existing in In-situ Detection of Illicit Drugs and Explosives by IMS. Talanta 2018, 184: 65-72.
• [5] Ilbeigi V., Tabrizchi M. Thin Layer Chromatography-Ion Mobility Spectrometry (TLC-IMS). Anal. Chem. 2015, 87: 464-469.
• [6] Ilbeigi V., Sabo M., Valadbeigi Y., Matejcik S., Tabrizchi M. Laser Desorption-ion Mobility Spectrometry as a Useful Tool for Imaging of Thin Layer Chromatography Surface. J. Chromatogr. A 2016, 1459: 145-151.
• [7] Baran T. Identification of Explosive Materials. Forensic Sci. Int. 1990, 46: 139-142.
• [8] Zalewska A., Pawłowski W., Tomaszewski W. Limits of Detection of Explosives as Determined with IMS and Field Asymmetric IMS Vapour Detectors. Forensic Sci. Int. 2013, 226: 168-172.
• [9] http://www.sibel.info/production/ENG/MO-2M/MO-2M_technical_description.pdf [retrevied 10.03.2021].
• [10] https://www.selcomsecurity.com/en/component/dropfiles/?task=frontfile.download&id=74 [retrevied 10.03.2021].
• [11] Tabrizch M., Khayamian T., Taj N. Design and Optimization of a Corona Discharge Ionization Source for Ion Mobility Spectrometry. Rev. Sci. Instrum. 2000, 71: 2321-2328.
• [12] Ewing R.G., Waltman M.J., Atkinson D.A., Grate J.W., Peter J., Hotchkiss P.J. The Vapor Pressures of Explosives. Trends Analyt. Chem. 2013, 42: 35-48.
• [13] Tomaszewski W., Gun’ko V.M., Skubiszewska-Zięba J., Charmas B., Leboda R. Influence of Carbon Deposits and Subsequent Silylation of Silica Gel on Sorption Efficiency of Explosive Nitramines. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 2015, 468: 76-86.
• [14] Boddu V., Toghiani R.K., Damavarapu R. Solubility and Phase Behavior of CL20 in Supercritical Fluids. Report ERDC\CERL TR-06-13, 2006.
• [15] https://www.swgdrug.org/ [retrevied 10.03.2021].
• [16] SWGDRUG Recommendations Edition 8.0 (2019-June-13). https://www.swgdrug.org/ Documents/SWGDRUG%20Recommendations%20Version%208_FINAL_ForPosting_ 092919.pdf. [retrevied 10.03.2021].