Determination of trace anions in basic solutions by single pass AutoNeutralization and ion chromatography

Význam tématu

Informace o stopových aniontech v koncentrovaných alkalických roztocích mají klíčový význam pro elektronický průmysl, kde i velmi nízké hladiny mohou vyvolat korozi, povlaky nebo zkratování. Ionová chromatografie se supresní konduktivní detekcí umožňuje detekovat anionty v µg/l a ng/l, ale vysoká koncentrace báze přetíží kolonu. AutoNeutralization ve verzi single pass přináší řešení bez nutnosti ředění vzorku a zachovává nízké detekční limity.

Cíle a přehled studie / článku

• Ukázat použití Single Pass AutoNeutralization s 4 mm AERS 500 supresorem pro úplné neutralizování vzorku v jednom průchodu
• Implementace na systémech Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ a Integrion HPIC
• Vyhodnotit analytické parametry: linearitu, detekční limity, opakovatelnost a přesnost metody
• Demonstrace na reálných vzorcích: 25 % TMAOH, 0,1 M TBAOH, NaOH 5–25 %

Použitá metodika a instrumentace

• Systémy: Dionex ICS-5000+ HPIC v recycle a externí vodní režimu, Thermo Scientific Integrion HPIC
• Autosampler Dionex AS-AP s AXP pumpou a trápící kolona ATC-HC 500 pro předčištění vody
• Neutralizace: 4 mm AERS 500 supresor, 300 mA (aminy) nebo 490 mA (silné báze), single pass
• Koncentrace stopových aniontů: Utak-LP2 kolona (4 × 35 mm)
• Separace: IonPac AG18-4 µm (2 × 30 mm) s IonPac AS18-4 µm (2 × 150 mm) eluce KOH gradientem (23→45 mM)
• Detekce: supresní konduktivita 2 mm AERS 500, 28 mA, Chromeleon CDS software

Hlavní výsledky a diskuse

Lineární závislost odezvy na koncentraci pro sedm aniontů v rozsahu do 100 µg/l s koeficienty determinace r2 > 0,995 a středními detekčními limity pod 1 µg/l (fluorid a síran limitovány systémovým blankem). Opakovatelnost peak oblasti RSD < 3,3 % a retenčních časů < 1 %. Přesnost ověřena recovery testy pro standardní úroveň 10–20 µg/l s 87–107 % průměrnou hodnotou. Čas nutný pro neutralizaci vzorku 0,4 min. Současná spotřeba rozpouštědla a doba analýzy je 12 min pro základní separaci. Pro rozlišení fluoridu od acetátu/formiátu lze použít IonPac AS28-4 µm kolonu s delší analýzou (25 min).

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace nutnosti ředění koncentrovaných báze, zachování nízkých detekčních limitů
• Rychlá a plně automatizovaná neutralizace vzorku v jednom průchodu
• Úspora činidel, nižší spotřeba a méně lahví na přípravu roztoků
• Možnost rutinní kontroly stopových aniontů v surových materiálech pro mikroelektroniku a průmyslové aplikace

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace předčištění systému ke snížení fluoridového a síranového blanku
• Rozšíření metody na analýzu silných kyselin a komplexních matic
• Integrace s eWorkflow v Chromeleon pro plnou automatizaci a sledování kvality
• Využití v dalších odvětvích, například farmacie, potravinářství a prostředí

Závěr

Single Pass AutoNeutralization s AERS 500 supresorem prokázala efektivní neutralizaci koncentrovaných baz v jednom průchodu a umožnila přímou analýzu stopových aniontů metodou iontové chromatografie se supresní konduktivní detekcí. Metoda splňuje požadavky na linearitu, citlivost, opakovatelnost i přesnost a představuje vhodné řešení pro rutinní kontrolní měření v elektronickém a průmyslovém prostředí.

Reference

1. Thermo Scientific. Application Note 93 – Determination of Trace Anions in Concentrated Bases Using AutoNeutralization Pretreatment and Ion Chromatography. LPN 0545, 1994.
2. Thermo Scientific. Application Note 93 – Determination of Trace Anions in Concentrated Bases Using AutoNeutralization Pretreatment/Ion Chromatography. LPN 1633-01, 2004.
3. Thermo Scientific. Application Note 94 – Determination of Trace Cations in Concentrated Acids Using AutoNeutralization Pretreatment/Ion Chromatography. LPN 1666, 2004.
4. Thermo Scientific. Application Note 93 – Determination of Trace Anions in Concentrated Bases Using Park and AutoNeutralize. 2007.
5. Thermo Scientific. Application Update 159 – Determination of Volcanic Gases as Anions in Caustic Solutions Using AutoNeutralization. 2007.
6. Rose A., Voelker P. Determination of Trace Anions in Concentrated Caustics Using Single-Pass Neutralization Pretreatment and IC. FL90024-EN, 2014.
7. ASTM International. ASTM D1193 – Specification for Reagent Water. 2018.
8. Thermo Scientific. Dionex Eluent Generator Cartridges Product Manual. Man-065018, 2017.
9. Thermo Scientific. Dionex CR-TC 500 Trap Column Product Manual. Man-031910, 2010.
10. Thermo Scientific. IonPac AS18-4 µm Column Product Manual. Man-065499, 2012.
11. Thermo Scientific. Dionex ICS-5000+ Operator’s Manual. Man-065446, 2015.
12. Thermo Scientific. Dionex AS-AP Autosampler Product Manual. Man-065361, 2013.
13. Thermo Scientific. Dionex ERS 500 Suppressor Product Manual. Man-031956, 2011.
14. Thermo Scientific. AXP/AXP-MS Metering Pump Operator’s Manual. Man-031897, 2011.
15. Thermo Scientific. Technical Note 72206 – Configuring the Dionex Modular HPIC System with Inline Water Purifier and Inline Calibration for Trace Anion Determinations. 2015.
16. Thermo Scientific. AppsLab Library – Single Pass AutoNeutralization eWorkflow. 2020.