Hyphenated techniques as modern detection systems in ion chromatography

Význam tématu

Ionová chromatografie (IC) kombinovaná s hmotnostní spektrometrií (MS) či indukčně vázanou plasmatickou MS (ICP/MS) představuje klíčovou technologii pro analýzu stopových aniontů i kovových speciací v komplexních matricích. Vysoká citlivost a selektivita těchto hyphenovaných systémů umožňuje spolehlivé monitorování kvality pitné i průmyslové vody, environmentální kontrolu a speciační analýzu biologických vzorků.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo demonstrovat možnosti dvou přístupů:

• IC/ESI-MS pro detekci oxyhalidů (bromát, perchlorát) a organických kyselin v sub-ppb koncentracích,
• IC/ICP-MS pro element-specifickou speciační analýzu různých valenčních stavů chromu, arsenu a selenu během jediné separace.

Použitá metodika a instrumentace

Oba systémy využívají moderní skořepinové čerpadlo a separační centrum Metrohm 820 s online vzorkovačem. Pro IC/MS byla zvolena ESI v negativním režimu (SIM neg.) s fragementátorem 70–140 V. Pro IC/ICP-MS se použil přístroj Agilent 7500 ICP/MS v kolizním či reakčním režimu. Typy použitých kolon a elučních systémů se lišily dle analytu:

• Bromát a perchlorát: Metrosep A Supp 5, eluenty Na2CO3/NaHCO3, EDTA, flow 0,7–1,2 mL/min.
• Organické kyseliny: Metrosep Organic Acids, 0,25 mmol/L kyseliny oxalové, flow 0,4 mL/min.
• Speciace Cr, As, Se: Metrosep Anion Dual 3, eluenty NaOH/methanol či Na2CO3/NaHCO3, flow 0,8 mL/min.

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity dosáhly sub-ppb úrovně pro bromát a perchlorát v pitné vodě (0,1–3 ppb), stejně jako pro arsenové a chromové species (0,1 ppb). Metoda spolehlivě rozlišila toxické trivalentní formy As(III) a Cr(VI) od méně nebezpečných forem. Vysoká odolnost vůči matricím byla demonstrována na vzorcích s ~100 g/L chloridů i na surových průmyslových vodách po 1:10 ředění a dialýze.

Přínosy a praktické využití metody

Hyphenované techniky poskytují:

• Výrazné snížení matriční interference,
• Jednoznačnou identifikaci analytu díky hmotnostnímu rozlišení,
• Možnost simultánního stanovení více tříd sloučenin v jednom běhu.

Prakticky nacházejí aplikaci v monitoringu pitné vody podle EPA limitů, v environmentálních studiích a v průmyslové QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další miniaturizace a automatizace IC-ESI-MS/ICP-MS systémů, vývoj nových kolon s vyšší rychlostí separace, integrace on-line vzorkovačů a pokročilá datová analýza pomocí strojového učení pro rychlou interpretaci komplexních dat.

Závěr

Kombinace ionové chromatografie s hmotnostními detektory představuje robustní nástroj pro vysoce citlivou a selektivní analýzu stopových aniontů a speciací kovů. Prezentované metody splňují požadavky na nižší detekční meze, jednoznačnou identifikaci a odolnost vůči složitým matricím.

Reference

• Wille A., Czyborra S., Kleimann J. Hyphenated techniques as modern detection systems in ion chromatography. Metrohm AG.