Monitoring Inorganic Anions and Cations During Desalination

Význam tématu

Desalinizace představuje klíčovou technologii pro zajištění pitné i zavlažovací vody v podmínkách narůstajícího nedostatku sladké vody. Správné sledování anorganických aniontů a kationtů v jednotlivých fázích procesu je nezbytné pro optimální provozní podmínky, ochranu membrán a dodržení regulačních norem pro kvalitu vody.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje vývoj a validaci metody iontové chromatografie pro simultánní stanovení běžných aniontů (F–, Cl–, NO2–, Br–, SO42–, NO3–, PO43–) a kationtů (Li+, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+) ve vodách z různých fází desalinizace. Metoda je navržena tak, aby pokryla matici od mořské vody až po pitnou vodu s minimální přípravou vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla využita sestava Thermo Scientific Dionex ICS-3000 RFIC-EG (nebo ekvivalent ICS-5000+) s eluentogenerací a kontinuálně regenerovanými pastmi. Anionty byly separovány na kolonnách IonPac AG18/AS18 (2 × 250 mm) s online generovaným KOH eluents (22–40 mM) a detekcí potlačenou vodivostí (ASRS 300, 15 mA). Kationty byly separovány na kolonnách CG12A/CS12A (3 × 150 mm) s MSA eluentem (20 mM) a potlačenou vodivostí (CSRS 300, 30 mA). Automatický vzorkovač umožňuje simultánní vyhodnocení stejných injekcí ve dvou systémech.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla vysoké linearity (r2 > 0,999), nízkých MDL v rozmezí desítek µg/L a dobré přesnosti (RSD retence <0,1 %, RSD plochy <1 %). Dobrá rozlišitelnost klíčových párů analytů, jako Na+/NH4+ a F–/vyplach, prokázala robustnost metody. Validace ve vzorcích simulované mořské vody, zálivu San Francisco, komerční mořské soli, kohoutkové a balené minerální vodě ukázala recoveries v rozmezí 80–120  % (s výjimkou nízké stability NO2– v pitných vodách).

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní monitoring aniontů a kationtů na jediném chromatografu s minimální přípravou vzorku.
• Kontinuální provoz díky eluentogeneraci ušetří čas a náklady na reagencie.
• Snížená spotřeba eluentů a menší objem odpadní vody díky kompaktním kolonnám.
• Uplatnění v desalinačních provozech pro optimalizaci provozních parametrů, prevenci usazování solí a sledování kvality finální vody.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávaný rozvoj zahrnuje miniaturizaci IC systémů pro on-line sledování v reálném čase, vyšší integraci s procesní automatizací a cloudovou správou dat. Další směr představuje kombinace IC s hmotnostní spektrometrií pro cílenou detekci stopových prvků a rozšíření metody na polyionty a organické kyseliny.

Závěr

Popsaná RFIC-EG metoda na základech Dionex IonPac AS18 a CS12A nabízí spolehlivou, citlivou a efektivní analýzu aniontů a kationtů v rámci desalinizace. Výsledky potvrdily robustnost v různých matricích a vyhovění požadavkům regulačních norem.

Reference

• Information released during the International Desalination Organization (IDA) World Congress, Dubai, UAE, Nov 2009.
• EPA Method 300.0: The Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography; U.S. EPA, 1993.
• Potts D.E.; Ahlert R.C.; Wang S.S. A Critical Review of Fouling of Reverse Osmosis Membranes. Desalination 1981, 36(3), 235–264.
• World Health Organization. Guidelines for Drinking Water Quality; Geneva, 2008.
• Kester D.R.; Duedall I.W.; Connors D.N.; Pytkowicz R.M. Preparation of Artificial Seawater. Limnology and Oceanography 1967, 12, 176.
• Drinking Water Health Advisory for Boron; U.S. EPA, 1993.
• Lewis E.R.; Schwartz S.E. Comment on “Size distribution of sea-salt emissions as a function of relative humidity”, Atmospheric Environment 2006, 40, 588.
• Dionex AS Autosampler Operator’s Manual; Document No. 065051-03, 2008.