Determination of Calcium and Magnesium in Marine Brines

Význam tématu

Určení koncentrací vápníku a hořčíku v mořské slanici je klíčové pro monitorování kvality vod, optimalizaci průmyslových procesů (např. při výrobě hliníku) a zkoumání vlivu alkalických látek na životní prostředí. Spolehlivé a rychlé analytické metody umožňují interní kontrolu procesů i environmentální monitoring s přesností potřebnou pro regulace a výzkum.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit metodický postup termometrické titrace pomocí 1mol/L roztoku tetra­sodné EDTA pro přímé stanovení Ca2+ a Mg2+ v mořských brinách. Studie hodnotí vhodnost metody pro sledování vlivu louhů a aluminate liquors vznikajících při výrobě hliníku na obsah těchto kovů v mořské vodě.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda vychází z termometrické titrace, kdy se 50 mL vzorku mořské vody titruje 1 mol/L Na4EDTA a detekují se dva termometrické koncové body: exothermní pro Ca2+ a endotermní pro Mg2+. Pro lepší ostrost koncových bodů se přidává acetylaceton a používá se NH3/NH4Cl pufr. Blanky pro oba kovy se stanovují regresní analýzou výsledků titrace řady objemů vzorků.

Instrumentace:

• Termometrický titrátor s nastavitelnou rychlostí dávkování titrantu (4 mL/min).
• Magnetické míchadlo (stirrer 802) s rychlostí 15 rpm.
• Teplotní čidlo se záznamem druhé derivace teploty pro detekci koncových bodů.
• Pipety pro přesné objemy (50 mL vzorku, 5 mL pufru, 200 µL acetylacetonu).

Hlavní výsledky a diskuse

Studie prokázala vysokou linearitu kalibračních přímek blanků (R2 > 0,9998 u Ca, > 0,9999 u Mg). Naměřené průměrné koncentrace mořské vody z Moreton Bay byly 0,517 ± 0,008 g Ca/L a 1,237 ± 0,007 g Mg/L (n = 11). Při kontaminaci aluminate liquorami klesaly koncentrace obou kovů úměrně dávce louhu: např. při 10 dm3 aluminate liquor na m3 se snížily na 0,282 g Ca/L a 0,223 g Mg/L. Metoda prokázala dobrou opakovatelnost, citlivost a selektivitu i při vzájemném ovlivnění iontů.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlé a simultánní stanovení Ca a Mg bez složité předúpravy.
• Automatizaci analýzy v provozních laboratořích rafinerií hliníku.
• Snížení nákladů na chemikálie a spotřební materiál.
• Okamžitou zpětnou vazbu pro řízení procesů a environmentální monitoring.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj směřuje k:

• Integraci termometrické titrace s podmíněnou automatizací a flow‐injekcí.
• Miniaturizaci měřicích systémů pro terénní aplikace.
• Rozšíření metody na další kovové ionty a komplexy.
• Využití pokročilých algoritmů pro vyhodnocení signálů a detekci koncových bodů.

Závěr

Termometrická titrace s EDTA je spolehlivou a rychlou metodou pro stanovení Ca a Mg v mořské slanici i kontaminovaných vzorcích. Díky jednoduché přípravě vzorku a nízkým požadavkům na spotřební materiál představuje efektivní nástroj pro průmyslové i environmentální laboratoře.

Reference

Thermo Fisher Scientific Application Note H-074 Determination of Calcium and Magnesium in Marine Brines