Determination of cyanide in alkaline solutions using ion chromatography

Význam tématu

Volné kyanidy (HCN, CN–) patří mezi jedny z nejtoxičtějších anorganických látek a jsou přísně regulovány na úrovni pitné vody i odpadních vod. Podle U.S. EPA je limit volného kyanidu v pitné vodě 0,2 mg/L. Celkový kyanid zahrnuje navíc slabé a silné metalokyanidové komplexy, které mohou uvolňovat volný kyanid. Spolehlivá, citlivá a interferencím odolná metoda pro stanovení kyanidu v alkalických absorpčních roztocích a vodách je klíčová pro monitorování bezpečnosti vody a ochranu životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři představují aktualizaci iontově chromatografické metody pro přímé stanovení kyanidu v alkalických roztocích (0,25 M a 1,25 M NaOH) a ve vzorcích pitné vody a odpadních vod. Nová verze využívá pulzní amperometrické detekce (PAD) místo klasické DC amperometrie a menší 2 mm kolonu Dionex IonPac AS7 s nižší spotřebou eluentu a menším objemem injekce.

Použitá metodika

Metoda kombinuje vysokotlakou IČ s elektrochemickou detekcí PAD. Eluent tvoří 100 mM NaOH s 0,5 M octanem sodným a 0,5 % etylendiaminu. Vzorky jsou připraveny v závislosti na matrici: simulované roztoky (vody, 0,25 M a 1,25 M NaOH), pitná a odpadní voda zředěná 1:1 s 0,5 M NaOH. Kalibrace proběhla v rozsahu 0,005–2 mg/L CN– ve všech matricích.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-6000/4000 HPIC systém s RFIC-EG modulem a elektrochemickou detekcí (PAD)
• Dionex IonPac AS-AP autosampler se 250 µL stříkačkou a chlazením vzorků
• Dionex IonPac AS7 analytická kolona (2 × 250 mm) s AG7 předkolonou (2 × 50 mm)
• Detektor PAD se stříbrnou pracovní elektrodou a Ag/AgCl referenční elektrodou
• Software Chromeleon CDS verze 7.2.10

Hlavní výsledky a diskuse

• Cyanid je eluo­ván za ~7 min a je dobře rozlišen od špičky rozpuštěného kyslíku (~17 min).
• Linearity: kvadratická kalibrace 0,005–2 mg/L s r² ≥ 0,9996 ve všech matricích.
• Detekční limity (MDL): 0,0001 mg/L v čisté vodě, 0,01 mg/L v 0,25 M NaOH, 0,03 mg/L v 1,25 M NaOH.
• Hlavní interferent sulfid je separován a neovlivňuje kvantitativní stanovení kyanidu.
• Obnova spikovaných vzorků (0,01–1 mg/L CN– s vysokým poměrem S/​CN) je 93–108 %.
• V reálných vzorcích pitné i odpadní vody bylo možné stanovit CN– přímou injekcí, přičemž obnovení 0,1 mg/L CN– dosáhlo 96–99 %.

Přínosy a praktické využití metody

Nová metoda nabízí vysokou citlivost a robustnost pro rutinní monitoring kyanidu v alkalických odpěrečných roztocích podle EPA 335.2 a 335.4, v pitné i odpadní vodě. Nižší spotřeba eluentu, menší objem vzorku a odolnost vůči elektrochemickému znečištění elektrody umožňují dlouhodobé sledování bez časté údržby.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další miniaturizace a automatizace IČ systémů s PAD pro on-line monitoring průmyslových procesů.
• Rozšíření na simultánní stanovení dalších interferujících aniontů (např. tiokyanátu, sulfidů).
• Integrace s bezdrátovým přenosem dat a pokročilými analytickými platformami pro rychlé rozhodování v terénu.
• Vývoj nových elektrochemických detektorů s vyšší životností a odolností vůči foulingu.

Závěr

Aktualizovaná IČ metoda s pulzní amperometrickou detekcí na kolonce Dionex IonPac AS7 umožňuje spolehlivé, citlivé a rychlé stanovení kyanidu v alkalických roztocích i ve vodách. Dosahuje vynikající linearity, nízkých detekčních limitů a vysoké přesnosti, což ji předurčuje pro monitorování dle přísných environmentálních norem.

Reference

1. U.S. EPA. Cyanide Compounds. 2016.
2. U.S. EPA. Free and Total Cyanide Analysis for SDWA Compliance.
3. California Waterboards. Overview and Comparison of Methods for Cyanide Analysis.
4. U.S. EPA Method 335.4. Determination of Total Cyanide by Colorimetry.
5. U.S. EPA Method 335.2. Cyanide, Total (Titrimetric; Spectrophotometric).
6. Yang H.; Rohrer J. Application Update 107: Cyanide in Strongly Alkaline Solutions. 2003.
7. Thermo Scientific Application Note 173: Cyanide in Drinking Water by IC-PAD. 2006.
8. Cheng J.; Jandik P.; Avdalovic N. Anal. Chim. Acta 2005, 536, 267–274.
9. Thermo Scientific Dionex IonPac AS7 Column Manual.
10. Thermo Scientific Technical Note 71: Eluent Preparation for IC-PAD. 2007.