Determination of Disinfection Byproduct Anions and Bromide in Drinking Water Using a Reagent-Free Ion Chromatography System Followed by Postcolumn Addition of an Acidified On-Line Generated Reagent for Trace Bromate Analysis

Význam tématu

Ve veřejném zásobování pitné vody se běžně používají oxid chloričitý, chloramin či ozon k ničení patogenů. Tyto postupy však vytvářejí nebezpečné vedlejší produkty (DBP), mimo jiné chlorit, chlorát a bromát, přičemž bromát je klasifikován jako potenciální karcinogen. Regulace EPA, EU i WHO vyžaduje citlivé a spolehlivé kvantitativní metody pro sledování stopových koncentrací těchto aniontů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo optimalizovat režim iontové chromatografie bez použití přídavných činidel (reagent-free IC) s hydroxidovou eluční fází generovanou elektrolýzou a selektivní AS19 kolonkou, kombinovat potlačenou vodivostní detekci s postkolonní UV detekcí po přidání kyselého KI reagencie a dosáhnout nižších detekčních limitů pro bromát a ostatní DBP anionty.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický systém:

• Iontový chromatograf Thermo Scientific Dionex ICS-3000 RFIC s EluGen II KOH zdrojem elučního roztoku
• Dionex IonPac AG19 (4×50 mm) a AS19 (4×250 mm) kolony
• Dionex ASRS 300 samoobnovitelný aniontový potlačovač (external water mode)
• Postcolumn PCR modul PC10 s kyselým KI (0,26 M KI+43 µM molybdenanu) a zahřívanou pěnovou smyčkou RCH-1 na 80 °C
• UV/Vis detektor (λ=352 nm)

Přístrojové podmínky:

• Gradient KOH: 10 mM (0–10 min) → 45 mM (10–25 min) → 45 mM (25–30 min), průtok 1,0 mL/min
• Postcolumn reagent průtok 0,3 mL/min
• Objem injekce: 250 µL
• Teplota kolony: 30 °C

Příprava vzorků:

• Degazovaná voda typu I, uchování <6 °C
• Konzervace vzorků 50 µL ethanoldiaminu (EDA, 100 mg/mL) na 100 mL vzorku
• Jako interní standard (surrogate) 1 mg/L sodného malátu
• Filtrace vzorků 0,45 µm před analýzou

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity (MDL) pro bromát: 0,12 µg/L (potlačená vodivost), 0,18 µg/L (UV po PCR)
• Lineární oblast: bromát 1–50 µg/L (vodivost), 0,5–15 µg/L (UV); ostatní anionty 5–500 µg/L
• Průměrné zotavení ve vzorcích vody (kohoutková i balená): 90–112 %, splněny limity EPA ±15 %
• Ruggednost: za 21 dnů analýzy RSD 9,2 % pro 1 µg/L bromát; stabilní výsledky při PCR průtoku 0,28–0,33 mL/min

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí reagent-free IC s minimalizací chemikálií, nízký šum a vynikající citlivost pro bromát i ostatní DBP anionty. Hodí se pro rutinní kontrolu kvality vody v souladu s regulačními limity a eliminuje potřebu karcinogenních postkolonních činidel.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace plně automatického RFIC s on-line monitoringem kvality vody
• Modifikace pro širší spektrum aniontů a organických DBP
• Propojení s hmotnostní spektrometrií pro vícedimenzionální analýzu
• Pokročilé potlačovače a miniaturizace systému

Závěr

Popsaná metoda s hydroxidovou fází generovanou elektrolýzou, selektivní AS19 kolonou a kombinací potlačené vodivosti s UV detekcí po PCR umožňuje spolehlivě a citlivě stanovit stopové úrovně bromátu a souvisejících DBP aniontů v pitné vodě. Splňuje požadavky EPA, nabízí robustní a environmentálně šetrné řešení pro laboratoře zaměřené na QA/QC.

Reference

1. U.S. EPA Method 326.0, Determination of Disinfection Byproduct Anions and Bromide in Drinking Water, 2002.
2. U.S. EPA Method 300.1, Revision B: Inorganic Anions by Ion Chromatography, 1997.
3. Delcomyn C.A.; Weinberg H.S.; Singer P.C. J. Chromatogr. A 920 (2001) 213–219.
4. De Borba B.M.; Rohrer J.S.; Pohl C.A.; Saini C. J. Chromatogr. A 1085 (2005) 23–32.
5. Thermo Fisher Scientific, Application Note 167, 2004.
6. Thermo Fisher Scientific, Application Note 168, 2005.