Determination of Inorganic Anions in Environmental Waters Using a Hydroxide-Selective Column

Význam tématu

Analýza anorganických aniontů v povrchových, podzemních a pitných vodách je zásadní pro dodržování legislativních limitů stanovených zákony o čisté pitné vodě (SDWA) a o čistotě vod (CWA) v USA i podobnými předpisy jinde. Iontová chromatografie (IC) patří mezi osvědčené techniky pro sledování fluoridů, nitrátů, nitritů, chloridů, síranů a dalších aniontů. Tradičně se používají sloučeniny uhličitanů, nová metodika využívá hydroxidické eluenty, které mohou zlepšit citlivost, linearitu a automatizaci analýzy.

Cíle a přehled článku

Článek popisuje vývoj a aplikaci vysokokapacitního, hydroxid-selektivního aniontového kolonového materiálu Dionex IonPac AS18 v kombinaci s elektrolytickým generátorem elučního hydroxidu (Thermo Scientific Dionex ICS-2000 RFIC). Cílem bylo ověřit linearitu, detekční limity, přesnost a obnovitelnost metody pro běžné anionty v různých matricech environmentálních vod.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci aniontů byla použita kombinace:

• Reagent-Free IC systém Dionex ICS-2000 s elektrolytickou výrobou KOH eluenta
• Aniontová kolona Dionex IonPac AS18 (4×250 mm) s předkolonou AG18
• Aniontový trap kolona Dionex CR-ATC pro odstraňování uhličitanů z eluenta
• Autosampler AS50, potlačení vodivosti Dionex ASRS ULTRA (4 mm, recyklační mód) a Chromeleon 6.5 SW

Příprava standardů proběhla podle U.S. EPA Metody 300.0, odsolené vody a pevné zásady KOH byly nahrazeny on-line generátorem, čímž se minimalizovala kontaminace uhličitany.

Hlavní výsledky a diskuse

Lineární rozsah pro většinu aniontů dosahoval od 0,1 do 100 mg/L (síran a chlorid až 200 mg/L) s koeficienty r2 >0,999. Metodní detekční limity (MDL) byly v řádu jednotek µg/L. Relativní odchylky (RSD) retence i plochy vrcholů byly pod 1 %. Hydroxidický eluent zajistil lepší rozlišení slabě retendovaných aniontů (fluorid) a polyprotických kyselin (fosfát) v porovnání s klasickým uhličitanovým eluents. Analýzy reálných vzorků (pitná voda, surová voda, povrchová voda, odpadní vody) vykázaly obnovitelnost 92–115 % i pro vysoké koncentrace síranu (>200 mg/L) bez nutnosti značného naředění.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizace přípravy eluenta – žádná manuální příprava KOH
• Vysoká kapacita kolony (285 µeq) zvyšuje odolnost proti přetížení v maticích odpadních vod
• Stabilní retence díky nízkému obsahu uhličitanů a konstantnímu pH eluenta
• Nižší detekční limity a širší lineární rozsah usnadňují monitorování podle legislativy

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší využití hydroxidických elučních systémů v dalších metodách IC, včetně aplikací v biochemii a farmaceutickém průmyslu. Další vývoj se zaměří na miniaturizaci RFIC systémů, zrychlení analýzy gradientem hydroxidu a adaptaci na online sledování kvality vod.

Závěr

Kombinace Dionex IonPac AS18 kolony a elektrolytického generátoru hydroxidu představuje významný pokrok v rutině analýzy anorganických aniontů. Metoda splňuje přísné požadavky U.S. EPA Method 300.0 a nabízí zlepšenou citlivost, linearitu a automatizaci, což zvyšuje efektivitu a spolehlivost sledování kvality vod.

Reference

1. U.S. EPA Method 300.0: Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography, 1993.
2. Fed. Regist. 1995; Vol. 60, No. 201.
3. Fed. Regist. 1998; Vol. 63, No. 170.
4. Fed. Regist. 1999; Vol. 64, No. 230.
5. Greenberg A. E., Clesceri L. S., Eaton A. D. (eds.), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 18th ed., APHA, 1992.
6. ASTM D4327-97 Standard Test Methods for Anions in Water by Chemically Suppressed Ion Chromatography, 1999.
7. Jackson P. E., Pohl C. A., Trends Anal. Chem. 1997, 16, 393–400.
8. Liu Y. et al., Am. Lab. November 1998, 48C–54C.
9. Srinivasan K. et al., Proc. Int. Ion Chromatogr. Symp. Baltimore, 2002.
10. U.S. EPA Office of Water, Memorandum No. 2002–11–19.