Direct Determination of Metal Cyanides by Ion Chromatography with UV Absorbance Detection

Význam tématu

Metalové kyanidy představují skupinu vysoce toxických aniontových komplexů přítomných ve vodných prostředích, které se mohou rozkládat za uvolnění volného kyanidu či HCN, což je nebezpečné pro vodní orgány i lidské zdraví. Tyto komplexy se vyskytují v těžbě drahých kovů, v povrchových i odpadních vodách a vyžadují citlivé a selektivní analytické metody pro jejich detekci a kvantifikaci.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo aktualizovat a validovat metodu aniontové výměnné chromatografie s UV detekcí pro přímé stanovení jednotlivých metalických kyanidů (Ag, Au, Cu, Ni, Fe, Co) ve vodných vzorcích. Metoda rozšiřuje starší Application Note 55 a porovnává výkonnost nového 2 mm sloupcového uspořádání AG11/AS11 oproti tradičnímu 4 mm sloupci AG5/AS5 v rámci mezinárodní interlaboratorní studie ASTM/EPA.

Použitá metodika

Využívá tři eluenty: A – 20 mM NaOH/150 mM NaCN, B – 20 mM NaOH/300 mM NaClO4, C – 20 mM NaOH. Gradientním průběhem se mění poměr A : B : C z 10 : 10 : 80 na 10 : 45 : 45 během 18 min a návrat k výchozím podmínkám. Před vstupem do pumpy je eluent čištěn aniontovým trapem ATC-3. Vzorky jsou upraveny na pH 12,5, zbaveny sulfidů a oxidantů, filtrované na 0,22 µm. Kalibrace probíhá na standardech 0,008–200 mg/L v 10 mM NaOH.

Použitá instrumentace

• IC systém Thermo Scientific Dionex ICS-2500 (nebo ekvivalent ICS-5000+)
• Pumpa GP50 a UV absorbční detektor AD25 (215 nm)
• Autosampler AS50 s termokomorou
• Kolony: ATC-3, AG11 (2×50 mm), AS11 (2×250 mm) a pro srovnání AG5/AS5 (4×250 mm)
• Chromeleon CD systém pro řízení a zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Pro většinu komplexů byla dosažena lineární kalibrace s r2 > 0,999 v rozsahu 0,1–200 mg/L a MDL v rozmezí 0,06–1,48 mg/L. Sloupce AS11/AG11 vykázaly lepší separaci železnatého a kobaltového kyanidu při čtvrtinové spotřebě elučního roztoku ve srovnání s AS5/AG5. U vzorků s vysokou iontovou silou (odpadní, mořská voda) AS5 sloupce lépe rozdělovaly stříbrný kyanid od matriční zátěže. Modelové chromatogramy i reálné vzorky potvrdily spolehlivost metody a identifikovaly nutnost ředění vzorků s vysokými hladinami mědi nebo zlata kvůli koeluci.

Přínosy a praktické využití metody

• Přímá analýza jednotlivých metalických kyanidů bez složité destilace a chemické předúpravy.
• Vysoká citlivost, reprodukovatelnost a linearita pro environmentální a průmyslové aplikace.
• Nižší spotřeba elučních činidel díky potlačovači a úspora nákladů i odpadu.
• Možnost snadné úpravy gradientu a sloupce podle konkrétní matice a analyzů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Perspektivní je vývoj nových stacionárních fází pro komplexní matice, kombinace s hmotnostní spektrometrií pro potvrzení identifikace, miniaturizace IC systémů pro terénní měření a plná automatizace přípravy vzorků. Další uplatnění lze nalézt v online monitoringu těžebních procesů a kontinuální kontrole odpadních vod.

Závěr

Aktualizovaná metoda aniontové chromatografie s UV detekcí umožňuje rychlé, přesné a citlivé stanovení jednotlivých metalických kyanidových komplexů v různých vodných maticích. Nové 2 mm sloupce AG11/AS11 výrazně snižují spotřebu elučních roztoků a zlepšují separaci pro většinu aplikací, zatímco tradiční 4 mm sloupce AS5 zůstávají vhodné pro složité a vysoce iontově zatížené vzorky.

Reference

1. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 17th Edition, APHA-AWWA-WPCF; 1989.
2. Federal Register. Guidelines Establishing Test Procedures for the Analysis of Pollutants: Available Cyanide in Water; U.S. EPA; 1999.
3. Dionex Corporation. Application Note 55: Direct Determination of Metal Cyanides by Ion Chromatography; Thermo Fisher Scientific; 2016.
4. ASTM Draft Method D19.05. Determination of Metal Cyanide Complexes in Wastewater and Drinking Water; Task Group D19.05; ASTM/EPA Collaborative Study.
5. Smith RM, Martel AE. Critical Stability Constants, Volume 4: Inorganic Complexes; Plenum Press; 1976.
6. Gerhardts W. Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A8.