Determination of Anions in Fracking Flowback Water From the Marcellus Shale Using Automated Dilution and Ion Chromatography
Aplikace | 2016 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Hydraulické štěpení (fracking) generuje významné objemy odpadních vod obsahujících vysoké koncentrace anorganických iontů a organických kyselin. Jejich spolehlivá analýza je klíčová pro ochranu životního prostředí, optimalizaci provozu úpraven vody a plnění emisních norem.
Cílem této studie bylo demonstrovat použití in-line měření vodivosti vzorku k automatickému ředění silně iontové frakční odpadní vody z Marcellus Shale před separací a kvantifikací aniontů a organických kyselin metodou iontové chromatografie (IC).
Vzorky frackingových odpadních vod (frakcí F1–F10) byly odpeletovány, filtrovány a automaticky předinjektčně ředěny na základě in-line měření vodivosti. Při překročení 1500 µS/cm systém Dionex AS-AP Autosampler v kombinaci s Chromeleon CDS prováděl 100× ředění. Intrumentace byla nastavena pro separaci aniontů na kolonce IonPac AG18/AS18 s eluentem KOH (23–39 mM) a potlačenou vodivostní detekcí.
Automatizované předředění zajistilo konzistentní analýzu i u vzorků s vodivostí až >2000 µS/cm. Vzorky vykazovaly nejvyšší koncentrace chloridů (až ~94 000 mg/L po ředění), následované bromidy a stabilní koncentrací síranů (~13 mg/L). Organické kyseliny (acetát, formát) dominovaly v první frakci a poté výrazně klesly. Standardní křivka chloridu byla lineární od 1 do 2000 mg/L (r2 = 1,00; %RSD = 1,12), což potvrzuje kvantitativní spolehlivost metody. Studie obnovy acetátu (103–114 %) potvrdila, že vysoká koncentrace chloridů neovlivnila retenci a obnovení organických kyselin.
Další vývoj směřuje k plné integraci automatizovaného odběru vzorků a on-line sledování průběhu frackingu, rozšíření na simultánní analýzu kationtů, organických aniontů či kombinaci s hmotnostní spektrometrií pro širší spektrum analytů.
Popsaná metoda umožňuje efektivní, automatizované předinjektážní ředění a analýzu silně iontových vzorků frackingových odpadních vod s vysokou přesností a reprodukovatelností. řešení přispívá ke zrychlení a zjednodušení rutinní kontroly QA/QC v analytických laboratořích.
Iontová chromatografie
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Hydraulické štěpení (fracking) generuje významné objemy odpadních vod obsahujících vysoké koncentrace anorganických iontů a organických kyselin. Jejich spolehlivá analýza je klíčová pro ochranu životního prostředí, optimalizaci provozu úpraven vody a plnění emisních norem.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem této studie bylo demonstrovat použití in-line měření vodivosti vzorku k automatickému ředění silně iontové frakční odpadní vody z Marcellus Shale před separací a kvantifikací aniontů a organických kyselin metodou iontové chromatografie (IC).
Použitá metodika
Vzorky frackingových odpadních vod (frakcí F1–F10) byly odpeletovány, filtrovány a automaticky předinjektčně ředěny na základě in-line měření vodivosti. Při překročení 1500 µS/cm systém Dionex AS-AP Autosampler v kombinaci s Chromeleon CDS prováděl 100× ředění. Intrumentace byla nastavena pro separaci aniontů na kolonce IonPac AG18/AS18 s eluentem KOH (23–39 mM) a potlačenou vodivostní detekcí.
Použitá instrumentace
- Dionex ICS-2100 Integrated RFIC System (10-port válce)
- Dionex AS-AP Autosampler se Sample Conductivity and pH Accessory
- Chromeleon CDS v6.8 DU11c / v7.1 SR1
- Dionex IonPac AG18/AS18 separační a AG18 ochranná kolonka
- Thermo Scientific Dionex EGC III KOH eluentní generátor
- Dionex ASRS 300 Anion Self-Regenerating Suppressor
Hlavní výsledky a diskuse
Automatizované předředění zajistilo konzistentní analýzu i u vzorků s vodivostí až >2000 µS/cm. Vzorky vykazovaly nejvyšší koncentrace chloridů (až ~94 000 mg/L po ředění), následované bromidy a stabilní koncentrací síranů (~13 mg/L). Organické kyseliny (acetát, formát) dominovaly v první frakci a poté výrazně klesly. Standardní křivka chloridu byla lineární od 1 do 2000 mg/L (r2 = 1,00; %RSD = 1,12), což potvrzuje kvantitativní spolehlivost metody. Studie obnovy acetátu (103–114 %) potvrdila, že vysoká koncentrace chloridů neovlivnila retenci a obnovení organických kyselin.
Přínosy a praktické využití metody
- Automatické ředění minimalizuje manuální zásahy a chyby.
- Snížení spotřeby eluentu a prodloužení životnosti kolonek.
- Rychlá a přesná analýza vzorků s vysokou iontovou silou vhodná pro provozy úpraven vody.
- Možnost implementace pro rutinní monitoring kvality frackingových vod.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další vývoj směřuje k plné integraci automatizovaného odběru vzorků a on-line sledování průběhu frackingu, rozšíření na simultánní analýzu kationtů, organických aniontů či kombinaci s hmotnostní spektrometrií pro širší spektrum analytů.
Závěr
Popsaná metoda umožňuje efektivní, automatizované předinjektážní ředění a analýzu silně iontových vzorků frackingových odpadních vod s vysokou přesností a reprodukovatelností. řešení přispívá ke zrychlení a zjednodušení rutinní kontroly QA/QC v analytických laboratořích.
Reference
- American Water Works Association (AWWA). Water and Hydraulic Fracturing: A White Paper from the American Water Works Association, Denver, CO, 2013.
- Bomgardner M. Cleaner Fracking. C&EN 2012, 90(142):13–16.
- U.S. Environmental Protection Agency. Study of the Potential Impacts of Hydraulic Fracturing on Drinking Water Resources: Progress Report; EPA/601/R-12/011; Washington, DC, 2012.
- Onishi N. Fracking Tests Ties Between California ‘Oil and Ag’ Interests. New York Times, June 2, 2013, A14.
- Kiparsky M., Hein J.F. Regulation of Hydraulic Fracturing in California: A Wastewater and Water Quality Perspective. Wheeler Institute for Water Law and Policy, UC Berkeley School of Law, Berkeley, CA, 2013.
- Frac Focus Chemical Disclosure Registry. What Chemicals are Used Page. fracfocus.org/chemical-use/what-chemicals-are-used (accessed Aug 22, 2013).
- Thermo Fisher Scientific. Technical Note 138, Accurate and Precise Automated Dilution and In-line Conductivity Measurement Using the AS-AP Autosampler Prior to Analysis by Ion Chromatography, TN70764_E, Sunnyvale, CA, 2013.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Hydraulic fracturing wastewater analysis Reagent-Free Ion Chromatography
2016|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Table of Contents Hydraulic Fracturing Anion and Cation Determinations Organic Acid Determinations Sample Preparation Reagent-Free Ion Chromatography Recommended Resources Hydraulic fracturing wastewater analysis Reagent-Free Ion Chromatography Hydraulic Fracturing Table of Contents Hydraulic Fracturing Anion and Cation Determinations Organic Acid Determinations…
Klíčová slova
determinations, determinationsfracturing, fracturinghydraulic, hydraulicdionex, dionexanion, anioncation, cationresources, resourcesreagent, reagentfracking, frackingion, ionorganic, organiccontents, contentschromatography, chromatographyfree, freetable
Determination of Cations in Hydraulic Fracturing Flowback Water from the Marcellus Shale
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Carl Fisher and Richard Jack Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Appli cat i on N ote 1 0 9 4 Determination of Cations in Hydraulic Fracturing Flowback Water from the Marcellus Shale Key Words Fracking, Capillary IC, ICS-5000+, IonPac…
Klíčová slova
flowback, flowbackfracturing, fracturingdionex, dionexshale, shalemarcellus, marcellusfracking, frackingegc, egchydraulic, hydraulicbore, borebarium, bariumcations, cationsmsa, msastrontium, strontiumconcentration, concentrationcation
Determination of Cations in Hydraulic Fracturing Flowback Water from the Marcellus Shale
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Carl Fisher and Richard Jack Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Appli cat i on N ote 1 0 9 4 Determination of Cations in Hydraulic Fracturing Flowback Water from the Marcellus Shale Key Words Fracking, Capillary IC, ICS-5000+, IonPac…
Klíčová slova
flowback, flowbackfracturing, fracturingdionex, dionexshale, shalemarcellus, marcellusfracking, frackinghydraulic, hydraulicegc, egcbore, borebarium, bariumcations, cationsmsa, msastrontium, strontiumconcentration, concentrationcation
Determination of Anions and Cations in Produced Water from Hydraulic Fracturing
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Carl Fisher Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Key Words Fracking, Capillary IC, Dionex ICS-5000+, Dionex ICS-2100, Dionex IonPac CS16, Dionex IonPac AS18 Goal Quantify anions and cations in produced water from hydraulic fracturing using ion chromatography. Introduction Hydraulic fracturing…
Klíčová slova
produced, producedflowback, flowbackwater, waterconcentration, concentrationdionex, dionexfracturing, fracturingstrontium, strontiumshale, shalehydraulic, hydraulicconcentrations, concentrationsmarcellus, marcellusbarium, bariumcation, cationwastewater, wastewaterformate