Low-cost determination of inorganic cations and ammonium in environmental waters

Význam tématu

Monitorování anorganických kationtů a amonného iontu v povrchových, podzemních a pitných vodách je zásadní pro splnění legislativních požadavků a ochranu vodních ekosystémů. Tyto analýzy přispívají k posouzení kvality vody, prevenci environmentálních rizik a zajištění bezpečného zásobování pitnou vodou.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předložené studie je ukázat možnost cenově efektivního stanovení běžných kationtů (Li+, Na+, Mg2+, K+, Ca2+) a NH4+ v různých typech vod pomocí iontové chromatografie na systému Thermo Scientific Dionex Easion IC v režimu Displacement Chemical Regeneration (DCR). Studie shrnuje metodiku přípravy vzorků a standardů, chromatografické podmínky a ukázku aplikace na reálných vzorcích pitné a odpadní vody.

Použitá metodika a instrumentace

Byla využita izokratická iontová chromatografie s potlačenou vodivostní detekcí. Klíčové komponenty:

• Thermo Scientific Dionex Easion IC systém v DCR režimu
• Thermo Scientific Dionex AS-DV autosampler
• Kolonová sestava: CG16 (3×50 mm) a CS16 (3×250 mm)
• Eluent: 35 mM methansulfonové kyseliny
• Regenerant: 100 mM tetrabutylamonného hydroxidu
• Detektor: suppressor Dionex CCRS 500 (2 mm) s vodivostní detekcí
• Software: Thermo Scientific Dionex Chromeleon 7.2.10

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožňuje rozdělení šesti kationtů v čase pod 25 minut s vynikajícím rozlišením. Linearita kalibračních křivek byla pro Li+, Na+, Mg2+, K+ a Ca2+ s koeficienty determinace 0,999–1,000 v rozsazích 0,01–25 až 0,1–250 mg/L. Amonný iont vyžadoval kvadratickou kalibraci s r2 0,997 v rozsahu 0,05–125 mg/L. Analýza dvou reálných vzorků ukázala, že lokální pitná voda obsahovala nízké koncentrace Na+ (20,3 mg/L), Mg2+ (2,4 mg/L), Ca2+ (10,9 mg/L), K+ (0,7 mg/L) a NH4+ (0,8 mg/L), zatímco odpadní voda vykázala vyšší hodnoty Na+ (146,0 mg/L), Mg2+ (28,3 mg/L), Ca2+ (24,8 mg/L), K+ (13,9 mg/L) a NH4+ (0,4 mg/L). Oba vzorky splňovaly kritéria pro ochranu vodního života.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Nízké provozní náklady díky integrovanému Easion IC systému
• Rychlou analýzu běžných kationtů a NH4+ v jednom běhu
• Spolehlivou potlačenou vodivostní detekci
• Snadnou automatizaci vzorkování pomocí AS-DV autosampleru
• Využití v rutinním sledování kvality vody pro průmysl i municipality

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj směřuje k miniaturizaci a integraci IC systémů s online měřením a inteligentními algoritmy pro zpracování dat. Rozšíření metodiky o stopové prvky a organické kationty a kombinace s dalšími detekčními technikami (např. MS) umožní komplexnější monitoring kvality vody.

Závěr

Studie prokázala, že cenově efektivní Dionex Easion IC systém v DCR režimu je vhodný pro spolehlivé stanovení anorganických kationtů a amonného iontu v pitných a odpadních vodách. Metoda splňuje požadavky lineárity, rozlišení i rychlosti pro rutinní monitoring kvality vody.

Reference

1. National Primary Drinking Water Regulations. United States Environmental Protection Agency, 1997.
2. Method 300.1: The Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography; USEPA, Office of Water, Cincinnati, OH, 1997.
3. Aquatic Life Criteria—Ammonia. U.S. EPA, 2013.
4. Thermo Scientific Application Note 141: Determination of Inorganic Cations and Ammonium in Environmental Waters by Ion Chromatography Using the IonPac CS16 Column. 2001.