Determination of Chelating Agents in Drinking Water and Wastewater Samples

Význam tématu

Cheláty aminopolykarboxylových kyselin (EDTA, NTA, DTPA, EGTA) se široce používají v domácích a průmyslových aplikacích pro zvýšení rozpustnosti kovů a potlačení nežádoucích reakcí. Jejich odolnost vůči odbourání vede k přetrvávání v životním prostředí a kontaminaci vodních systémů. Regulace WHO (600 µg/L pro EDTA) a PNEC (2,2 mg/L) v EU vyžaduje citlivé a selektivní analytické metody pro monitorování těchto sloučenin na úrovni desítek mikrogramů na litr.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a validovat rychlou, přímou a selektivní metodu pro stanovení EDTA, NTA, DTPA a EGTA v pitné a odpadní vodě. Použita byla aniontová chromatografie s odloučením na IonPac AS7 sloupci a pulzní amperometrická detekce (PAD), která umožňuje stanovení µg/L koncentrací bez interferencí běžných aniontů.

Použitá metodika a instrumentace

Separace probíhá gradientem methansulfonové kyseliny (MSA):

• Eluent A: ultravodík degasovaný vakuovou filtrací
• Eluent B: 200 mM MSA
• Gradient: 17,5 % B (−5–1 min), 50 % B (1–12 min), 17,5 % B (12–16 min)
• Průtok: 0,30 mL/min, teplota kolony: 30 °C
• Kolony: IonPac AG7 (2 × 50 mm guard) + AS7 (2 × 250 mm analytická), IonPac CTC-1 (9 × 24 mm) trap kolona
• Detekce: PAD s Pt pracovní elektrodou a pH-Ag/AgCl referenční elektrodou
• Data systém: Chromeleon CDS

Příprava vzorků

Všechny vzorky (povrchové, pitné, odpadní) byly filtrovány 0,2 µm membránou, případně degasovány ultrazvukem a ředěny (1:10) pro potlačení maticových efektů. Pro vyhodnocení interference kovů byly vzorky po úpravě na pH 11 zahřáty na 50 °C a pročištěny OnGuard M kationtovým cartridgem.

Hlavní výsledky a diskuse

• LOD: 15–63 µg/L, LOQ: 50–210 µg/L
• Lineární rozsah: EDTA 50–1000 µg/L, NTA/DTPA 100–2000 µg/L, EGTA 200–4000 µg/L (r2 > 0,999)
• RT přes 4 sloučeniny do 16 min, dobrá špičková účinnost (>4000 plato) a symetrie
• Ve vzorcích povrchové a pitné vody byl detekován pouze EGTA (130–180 µg/L)
• V odpadních vodách po 1:10 ředění detekce EDTA (24–54 µg/L) s 95–101 % rec. EGTA (140–180 µg/L) s 101–124 % rec.
• Kovy (Fe, Cu, Co, Ni, Zn) mění retenci a citlivost; úprava pH, zahřátí a OnGuard M obnoví >85 % rec.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nevyžaduje derivatizaci ani složité předspracování, nabízí spolehlivé stanovení čtyř chelátů s dobrou reprodukovatelností a dostatečnou citlivostí pro regulační monitoring a QA/QC v průmyslové a environmentální analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se:

• Rozšíření o další chelační kyseliny a jejich kovové komplexy
• Integrace s ICP-MS pro souběžnou analýzu kovů a organických chelátů
• Automatizace přípravy vzorků a online monitoring vodních zdrojů
• Využití v hodnocení efektivity remediace kontaminovaných půd a odpadních vod

Závěr

Iontově chromatografická metoda s PAD detekcí na Pt elektrodě a IonPac AS7 kolonu poskytuje rychlé, citlivé a selektivní stanovení EDTA, NTA, DTPA a EGTA v pitných a odpadních vodách, splňující požadavky legislativy a environmentálního monitoringu.

Použitá instrumentace

• Dionex ICS-3000/5000 (SP pumpa, AS autosampler, DC modul, ED detektor)
• IonPac AG7, AS7 analytické a CTC-1 trap kolony
• Pulzní amperometrický detektor s Pt jednorázovou elektrodou, pH-Ag/AgCl referenční elektrodou
• Chromeleon Chromatography Data System

Reference

1. Sillanpää, M.; Sihvonen, M. Talanta 1997, 44, 1487–1497.
2. World Health Organization. Guidelines for Drinking-Water Quality, 2003.
3. Grundler, O.J.; van der Steen, A.T.M.; Wilmont, J. ACS Symposium Series 910, 2005.
4. Bedsworth, W.W.; Sedlak, D.L. ACS Environ. Chem. Div. 2000.
5. Nörtemann, B. ACS Symposium Series 910, 2005.
6. Lugauskas, A. et al. Ekologija 2005, 1, 61–69.
7. Schmidt, C.; Brauch, H.-J. Environ. Toxicol. 2004, 19(6), 620–637.
8. Fitzgerald, G.P.; Faust, S.L. Appl. Microbiol. 1993, 11, 345–351.
9. Cheng, J.; Jandik, P.; Liu, X.; Pohl, C. J. Electroanal. Chem. 2007, 608, 117–124.