Anion Determinations in Municipal Wastewater Samples Using EPA Method 300.1 (A) on an Integrated Ion Chromatography System

Význam tématu

Stanovení anorganických aniontů ve městských odpadních vodách je klíčové pro sledování kvality vody, plnění legislativních požadavků (U.S. EPA Safe Drinking Water Act, Clean Water Act) a pro ochranu životního prostředí. Rychlé a spolehlivé metody umožňují včas odhalit kontaminaci, optimalizovat procesy čištění a zajistit bezpečné vypouštění vod do recipientů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat stanovení sedmi běžných aniontů (fluorid, chlorid, nitrit, dusitan, fosfát, síran) v městských odpadních vodách podle U.S. EPA Method 300.1 (A) na integrovaném iontovém chromatografu Thermo Scientific Dionex. Metoda byla aktualizována přechodem z kolony AS14 na vyšší výkonnostní kolonu AS22 a implementací dvou typů suprese (chemická i elektrolýzou regenerovaná).

Použitá metodika a instrumentace

Metoda využívá:

• Integrovaný IC systém Thermo Scientific Dionex ICS-1100 (možno i ICS-1600)
• Anion-exchange guard column Dionex IonPac AG22 (4×50 mm) a analytickou kolonu Dionex IonPac AS22 (4×250 mm)
• Eluent: 4,5 mM Na2CO3 / 1,4 mM NaHCO3, manuálně připravený z koncentrátu a deionizované vody (18 MΩ·cm), případně generovaný inline
• Suprese: chemická (Dionex AMMS 300 s 25 mN H2SO4, 5–10 mL/min) nebo elektrolýza (Dionex AERS 500, 31 mA, recycle mode)
• Detekce: potlačená vodivostní detekce
• Autosampler: Thermo Scientific Dionex AS-DV, řídicí software Chromeleon CDS verze 7.2
• Příprava vzorků: filtrace (0,2 µm), 5× ředění deionizovanou vodou, standardy NIST-traceable Combined Seven Anion Standard II, spike recovery

Hlavní výsledky a diskuse

• Separační doba pro sedm aniontů se zkrátila na 12 minut (oproti 14 minutám na kolonu AS14) při průtoku 1,2 mL/min, což zvýšilo denní propustnost z 34 na 40 vzorků.
• Kapacita kolony AS22 (210 µeq) je >3× vyšší než u AS14 (65 µeq), což zlepšuje oddělení v maticích s vysokou iontovou silou nebo při objemných injekcích.
• Mezi metrologické parametry patří metodické limity stanovitelnosti (MRL) v rozsahu 0,035 až 0,29 mg/L, reprodukovatelnost RSD <0,7 % (n=7) a spike recovery 93–107 % splňující požadavky EPA.
• Reálné vzorky odpadních vod (influent, procesní vzorek, efluent) ukázaly převažující koncentrace chloridů (36–55 mg/L) a síranů (5–20 mg/L), nižší fluoru (<0,3 mg/L) a fosfátů (<1 mg/L) a zvýšený obsah dusičnanů v procesu nitrifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlejší a kapacitně odolnější stanovení vhodné pro režimní monitoring a kvalitativní kontrolu odpadních vod.
• Flexibilita volby mezi chemickou a elektrolýzou regenerovanou supresí podle složitosti matric a požadavků na provozní komfort.
• Možnost kontinuálního provozu až 28 dní s eluent Generation, minimalizace manipulace s chemikáliemi a zvýšení reproducibility.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody o inline generování eluenta a regeneraci supresoru pro plnou automatizaci.
• Integrace s hyphenovanými technikami (IC-MS, IC-ICP-MS) pro multiiontovou analýzu v jediném běhu.
• Vývoj miniaturizovaných kolony a mikrosupresorů pro mobilní nebo terénní použití.

Závěr

Aktualizovaná metoda s vysokokapacitní kolonou Dionex IonPac AS22 a potlačenou vodivostí poskytuje rychlé, spolehlivé a legislativně vyhovující stanovení anorganických aniontů v městských odpadních vodách. Flexibilita supresních režimů a možnost automatizovaného eluent Generation umožňují přizpůsobit metodu různým laboratorním potřebám.

Reference

1. U.S. EPA. Method 300.1: Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography; 1997.
2. U.S. EPA. Method 300.0: Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography; 1993.
3. Thermo Scientific Dionex. Application Note AN 135: Determination of Inorganic Anions in Wastewater by Ion Chromatography; 2000.
4. Thermo Scientific Dionex. Application Note AN 154: Determination of Inorganic Anions in Environmental Waters Using a Hydroxide-Selective Column; 2003.
5. Thermo Scientific Dionex. Product Manual: AERS 500 Suppressor; 2013.
6. Thermo Scientific Dionex. Product Manual: AMMS 300 MicroMembrane Suppressor; 2013.
7. Thermo Scientific Dionex. Product Manual: IonPac AS22 Column; 2013.
8. Thermo Scientific Dionex. Application Update AU 196: Anion Determinations in Municipal Drinking Water Samples Using EPA Method 300.1 (A); 2014.