Determination of Inorganic Anions in Acid Rain Using a Dedicated High-Pressure Capillary Ion Chromatography System

Význam tématu

Monitoring anorganických aniontů v dešťové vodě je klíčový pro hodnocení ekologických dopadů kyselých dešťů, které poškozují rostliny, vodní organismy, infrastrukturu a mohou ohrožovat lidské zdraví. Pravidelné sledování obsahu iontů SO4 2–, NO3 –, NO2 –, Cl– a dalších je nezbytné pro účinné řízení emisí SO2 a NOx a ověřování účinnosti protiznečišťovacích opatření.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo předvést rychlou a vysoce výkonnou separaci nejběžnějších anorganických aniontů v reálném vzorku dešťové vody pomocí kapilární vysokotlaké iontové chromatografie (HPIC). Experimenty byly provedeny na dedikovaném systému Thermo Scientific Dionex ICS-4000 HPIC vybaveném kapilárním sloupcem s částicemi 4 µm.

Použitá metodika

Analýza vycházela z kapilární aniontové chromatografie s eluentem 23 mM KOH generovaným elektrolyticky. Průtok se měnil v rozmezí 0,010–0,025 mL/min, teplota kolony byla udržována na 30 °C, objem injekce 0,4 µL. Detekce probíhala pomocí supresované vodivosti s ACES 300 potlačovačem, pracovní proud 8–13 mA v závislosti na průtoku.

Použitá instrumentace

• Ion chromatograf Dionex ICS-4000 HPIC
• Autosampler Thermo Scientific Dionex AS-AP
• Software Chromeleon CDS verze 7.1 SR2
• Kapilární sloupce Dionex IonPac AG18-4 µm (0,4 × 50 mm) a AS18-4 µm (0,4 × 150 mm)
• Eluentový generátor EGC-KOH cartridge (072076)
• Aniontový trap CR-ATC cartridge (072078)
• EG Degas cartridge (AAA-074459) a CRD Bypass cartridge (072055)
• Suppresor ACES Anion Capillary Electrolytic Suppressor (072052)

Hlavní výsledky a diskuse

Na standardním devítikomponentním roztoku bylo dosaženo baseline separace všech aniontů během 3–4 minut, a to při různých průtocích až do 0,025 mL/min s maximálním tlakem přibližně 3500 psi. V reálném vzorku dešťové vody dominovaly sulfát a chlorid, zatímco nitrit a nitrát byly přítomny v nízkých koncentracích. Rychlé analýzy dokládají robustnost a reprodukovatelnost kapilárního HPIC a jeho schopnost vysokého průtoku vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje výrazné snížení spotřeby eluční vody a objemu odpadních vod, prodloužení životnosti kolonek a generátorových cartridgí a současně zachovává vysokou efektivitu separace. Malý prostorový nárok přístroje a krátký čas analýzy jsou výhodné pro rutinní provoz laboratoří zabývajících se environmentální kontrolou.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj směřuje k nasazení kapilárních sloupců s ještě menšími částicemi, vyšším provozním tlakům a plné automatizaci přípravy vzorků. Rozšíření aplikací do online monitoringu dešťové vody a integrace s jinými environmentálními senzory může zlepšit kontinuální sledování kvality ovzduší a srážek.

Závěr

Demonstrace na systému Dionex ICS-4000 HPIC potvrdila možnost rychlé, přehledné a citlivé analýzy anorganických aniontů v dešťové vodě. Kapilární vysokotlaké provedení nabízí výrazné úspory provozních nákladů i času, a je tudíž ideální pro vysoce výkonný rutinní monitoring.

Reference

1. EPA Acid Rain Program, U.S. Environmental Protection Agency, 1990
2. Thermo Fisher Scientific, Determination of Nitrate and Sulfate Collected on Air Filters, Application Note LPN 034635, 2003
3. Thermo Fisher Scientific, Determination of Inorganic Anions in Wastewater in Environmental Waters Using a Hydroxide-Selective Column, Application Note LPN 1539, 2003
4. Thermo Fisher Scientific, Determination of Anions in Acid Rain by Ion Chromatography, Application Note LPN 032133, 1992
5. Thermo Fisher Scientific, Determination of Anions in Acid Rain by Ion Chromatography, Update LPN 1541, 2003
6. Thermo Fisher Scientific, Technical Note 113: Practical Guidance for Capillary IC, LPN 3043, 2012
7. Thermo Fisher Scientific, Dionex ICS-4000 Installation Manual Doc No. 065468, 2013
8. Thermo Fisher Scientific, Dionex CES 300 Suppressor Manual Doc No. 065386, 2010
9. Thermo Fisher Scientific, Dionex AS-AP Operator’s Manual Doc No. 065361, 2012
10. Thermo Fisher Scientific, Technical Note 134: Configuring a High Pressure Integrated Capillary IC System, TN70476_E, 2012
11. Thermo Fisher Scientific, Technical Note 123: Determination of Inorganic Anions in Acid Rain Using a High Pressure Modular Capillary IC, TN70675_E, 2013