Determination of Trace Sodium and Transition Metals in Power Industry Samples by Ion Chromatography with Nonsuppressed Conductivity Detection
Aplikace | 2016 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Monitorování stopových koncentrací sodíku a přechodných kovů v odpadních a procesních vodách elektráren je klíčové pro prevenci koroze a havárií zařízení. Ultratrace koncentrace Na+ v kotlových vodách ošetřených aminy (např. ethanolaminem) jsou analyticky náročné vzhledem k vysokému pozadí organických zásad. Detekce kovových iontů (Fe, Cu, Zn, Co, Mn, Cd) na úrovni ppb pomáhá sledovat korozní mechanismy a úniky kondenzátorů či poruchy úpravny vody.
Studie porovnává dvě techniky iontové chromatografie: nonsupresní vodivostní detekci pro stopový sodík v matricích s vysokým obsahem ethanolaminu a stejnou metodu pro určování přechodných kovů. Hodnotí linearitu, limity detekce, účinnost prekoncentrace a procento zpětného získání Na+ ve vzorcích simulujících provozní podmínky elektrárny.
Vzorky se před analýzou prekoncentrovaly na karboxylátovém koncentračním sloupci TCC-LP1 (4×35 mm). Jako eluent sloužil roztok 3 mM metansulfonové kyseliny (MSA). Pro separaci kationtů byly použity analytické kolony IonPac SCG 1 (4×50 mm) a SCS 1 (4×250 mm), pro kovové ionty složité eluenty s oxalátem či tartrátem. Objem injekce pro stopové sodíkové stanovení činil 3 mL, pro přechodné kovy 25 µL standardní smyčkový injektor.
Stopový sodík připravený v deionizované vodě vykázal MDL 68 ng/L (ppt) při RSD retencí 0,02 %. Pro sodík ve vzorcích s 3–5 ppm ethanolaminu dosáhla průměrná procentuální návratnost 92–97 %. Nonsupresní metoda však vyžaduje omezený objem vzorku (do 4,5 mL) kvůli průniku eluovaného aminu přes kapacitu sloupce. Proti tomu potlačená vodivostní detekce při 10 mL vzorku dosahuje MDL ~3 ppt. Pro stanovení kovů (Cu, Zn, Co, Mn, Cd) bez potlačovače byla úspěšně použita iontová chromatografie s roztoky oxalátu/tartrátu. MDL pro Cu činil 33 µg/L, pro Zn 6,7 µg/L. Separace byla dostatečná až pro desítky analyzovaných iontů v jedné analýze.
Nonsupresní vodivostní detekce s koncentračními sloupci umožňuje jednoduchou a rychlou analýzu stopových množství sodíku v kotlových vodách i vybraných přechodných kovů. Metoda je méně citlivá než potlačená vodivost, ale šetří spotřebu chemikálií a usnadňuje analýzu v prostředích s vyšší iontovou silou. V praxi je vhodná pro rutinní kontrolu, kde jsou limity detekce na úrovni stovek ppt dostačující.
Iontová chromatografie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Monitorování stopových koncentrací sodíku a přechodných kovů v odpadních a procesních vodách elektráren je klíčové pro prevenci koroze a havárií zařízení. Ultratrace koncentrace Na+ v kotlových vodách ošetřených aminy (např. ethanolaminem) jsou analyticky náročné vzhledem k vysokému pozadí organických zásad. Detekce kovových iontů (Fe, Cu, Zn, Co, Mn, Cd) na úrovni ppb pomáhá sledovat korozní mechanismy a úniky kondenzátorů či poruchy úpravny vody.
Cíle a přehled studie / článku
Studie porovnává dvě techniky iontové chromatografie: nonsupresní vodivostní detekci pro stopový sodík v matricích s vysokým obsahem ethanolaminu a stejnou metodu pro určování přechodných kovů. Hodnotí linearitu, limity detekce, účinnost prekoncentrace a procento zpětného získání Na+ ve vzorcích simulujících provozní podmínky elektrárny.
Použitá metodika
Vzorky se před analýzou prekoncentrovaly na karboxylátovém koncentračním sloupci TCC-LP1 (4×35 mm). Jako eluent sloužil roztok 3 mM metansulfonové kyseliny (MSA). Pro separaci kationtů byly použity analytické kolony IonPac SCG 1 (4×50 mm) a SCS 1 (4×250 mm), pro kovové ionty složité eluenty s oxalátem či tartrátem. Objem injekce pro stopové sodíkové stanovení činil 3 mL, pro přechodné kovy 25 µL standardní smyčkový injektor.
Použitá instrumentace
- Integrovaný IC systém Dionex ICS-2000 (pístové pumpy, kolony, eluentní generátor obcházen)
- Digitální vodivostní detektor (nonsupresní režim, invertovaná polarita)
- Kolony prekoncentrace: TCC-LP1 (4×35 mm)
- Analytické kolony: IonPac SCG 1 a SCS 1
- Softwarový balíček Chromeleon pro řízení a vyhodnocení
Hlavní výsledky a diskuse
Stopový sodík připravený v deionizované vodě vykázal MDL 68 ng/L (ppt) při RSD retencí 0,02 %. Pro sodík ve vzorcích s 3–5 ppm ethanolaminu dosáhla průměrná procentuální návratnost 92–97 %. Nonsupresní metoda však vyžaduje omezený objem vzorku (do 4,5 mL) kvůli průniku eluovaného aminu přes kapacitu sloupce. Proti tomu potlačená vodivostní detekce při 10 mL vzorku dosahuje MDL ~3 ppt. Pro stanovení kovů (Cu, Zn, Co, Mn, Cd) bez potlačovače byla úspěšně použita iontová chromatografie s roztoky oxalátu/tartrátu. MDL pro Cu činil 33 µg/L, pro Zn 6,7 µg/L. Separace byla dostatečná až pro desítky analyzovaných iontů v jedné analýze.
Přínosy a praktické využití metody
- On-line monitoring důležitých korozi generujících iontů
- Sledování trendů kontaminace pro preventivní údržbu
- Redukce nákladů díky rychlé detekci stopových množství
- Nonsupresní detekce vyžaduje méně chemikálií a eliminuje potlačovač
- Možnost simultánního stanovení kovových i amonných kationtů
Budoucí trendy a možnosti využití
- Vývoj nových vysoce kapacitních koncentračních sorbentů pro vyšší objemy
- Integrace eluentních generátorů s nízkým šumem v nonsupresních systémech
- Využití pokročilých detektorů (MS, ICP-MS) v kombinaci s IC pro lepší selektivitu
- Automatizace a online monitoring spojený s prediktivní údržbou (Industry 4.0)
- Minimalizace „blank“ kontaminace v ultračistých vodách pomocí novelních materiálů a designu průtokového systému
Závěr
Nonsupresní vodivostní detekce s koncentračními sloupci umožňuje jednoduchou a rychlou analýzu stopových množství sodíku v kotlových vodách i vybraných přechodných kovů. Metoda je méně citlivá než potlačená vodivost, ale šetří spotřebu chemikálií a usnadňuje analýzu v prostředích s vyšší iontovou silou. V praxi je vhodná pro rutinní kontrolu, kde jsou limity detekce na úrovni stovek ppt dostačující.
Reference
- Electric Power Research Institute: In Plant System for Continuous Low-Level Ion Measurement in Steam Producing Water, EPRI Report RP 1447-1, 1994.
- Bostic D. W. et al., Chromatographia, 1992, 602, 163–171.
- Newton B., PowerPlant Chemistry, 2002, 4(5), 297–299.
- Dionex Corporation, Application Note 152, 157, 131, Sunnyvale CA.
- Weiss J., Ion Chromatography, VCH, 2nd ed., 1995.
- Ocken H. et al., PowerPlant Chemistry, 2002, 4(5), 261–265.
- De Borba B. M. et al., J. Chromatogr. A, 2003, 995, 143–152.
- Dionex Corporation, Technical Note 8, Sunnyvale CA.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Determination of Trace Copper, Nickel, and Zinc in Boiling Water Reactors Using Nonsuppressed Conductivity Detection
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 286 Now sold under the Thermo Scientific brand Determination of Trace Copper, Nickel, and Zinc in Boiling Water Reactors Using Nonsuppressed Conductivity Detection INTRODUCTION Currently, more than 440 commercial nuclear power plants operate worldwide in 30 countries, providing…
Klíčová slova
nonsuppressed, nonsuppressedconductivity, conductivityzinc, zincbwr, bwrmetals, metalsdionex, dionexnickel, nickelconcentrations, concentrationssub, subcorrosion, corrosiondetection, detectionplants, plantstransition, transitiondetermining, determiningnuclear
Comparison of suppressed to nonsuppressed conductivity detection for the determination of common inorganic cations
2018|Thermo Fisher Scientific|Technické články
APPLICATION NOTE 157 Comparison of suppressed to nonsuppressed conductivity detection for the determination of common inorganic cations Authors Brian De Borba and Jeff Rohrer Thermo Fisher Scientific Sunnyvale, CA Goal To demonstrate the capabilities of suppressed conductivity detection using the…
Klíčová slova
nonsuppressed, nonsuppressedconductivity, conductivitysuppressed, suppressedcation, cationeluent, eluentcarboxylic, carboxylicacid, aciddionex, dionexcations, cationssuppressor, suppressorlatex, latexdetection, detectionbackground, backgroundcapacity, capacityλna
Determination of Trace Nickel and Zinc in Borated Power Plant Waters Containing Lithium Hydroxide Using Nonsuppressed Conductivity Detection
2014|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Brian De Borba and Jeffrey Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Introduction There are currently more than 400 nuclear power plants worldwide that produce approximately 15% of the global electricity. In the U.S., nearly 20% of the electricity used…
Klíčová slova
zinc, zincnonsuppressed, nonsuppressednickel, nickelconductivity, conductivityascorbic, ascorbicconcentrations, concentrationscorrosion, corrosionwater, waterlithium, lithiumborated, boratedplants, plantsnuclear, nucleardetermination, determinationmetals, metalseluent
Industrial Ion Chromatography application note compendium
2020|Thermo Fisher Scientific|Příručky
Table of contents Overview Chemicals Materials Batteries Electronics Oil and Gas Biofuels Power Industrial Ion Chromatography application note compendium Industrial application note compendium Table of contents Materials There is a broad range of industrial applications that are ideally suited for…
Klíčová slova
biofuels, biofuelsbatteries, batterieselectronics, electronicsanions, anionscic, cicpower, poweroil, oilamines, aminescontents, contentschemicals, chemicalstrace, traceoverview, overviewtable, tablematerials, materialssulfuric