Trace-Level Determination of Bromate in Water by Ion Chromatography with Optimized Post-Column Derivatization and UV/vis Detection as Triiodide

Význam tématu

Detekce bromátu ve vodě je kritická vzhledem k jeho možné karcinogenitě a přísným limitům stanoveným legislativou (10 ppb pro pitnou vodu, 3 ppb pro minerální vodu). Voda ošetřovaná ozonem může obsahovat stopové množství bromidu, který se při oxidaci přeměňuje na bromát. Spolehlivá analýza je nezbytná pro zajištění bezpečnosti vody při splnění regulačních požadavků.

Cíle a přehled studie

Studie se zabývá optimalizací vysoce citlivé metody stanovení bromátu na úrovni jednotek až desítek ppt pomocí aniontové chromatografie s následnou postkolonní derivatizací a UV/vis detekcí. Cílem je nahradit nákladné a složité IC–MS systémy jednoduchým a robustním uspořádáním, které vyžaduje minimu přípravných kroků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci aniontů byla použita kolona Star Ion A300 HC (Phenomenex) na přístroji 844 Compact UV/vis IC (Metrohm AG). Postkolonní derivatizace probíhá ve vestavěném PCR modulu o objemu 0,4 mL při teplotě 25 °C, kde se kyselý eluát mísí s 0,26 mol/L KI přiváděným peristaltickou pumpou (0,25 mL/min). Generovaný trijodid je detekován UV/vis spektrofotometrem při 352 nm (ε = 26400 L·mol⁻¹·cm⁻¹). Mobilní fáze obsahuje 100 mmol/L H₂SO₄ s 45 μmol/L (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O, průtok 1,0 mL/min, objem injekce 1000 μL.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace prokázala:

• Koncentrace molybdenanu 45–90 μmol/L v elučním roztoku výrazně zvyšuje citlivost, nižší koncentrace snižují signál.
• Kyselina sírová ≥31 mmol/L poskytuje maximální detekční odezvu a kratší retenční časy; optimálně 100 mmol/L.
• Teplota PCR v rozsahu 25–80 °C a koncentrace KI 0,26–0.75 mol/L nemají významný vliv na citlivost metody.
• Při optimálních podmínkách dosahuje metoda detekčního limitu <50 ng/L bromátu.

Analýza vzorku kohoutkové vody potvrdila schopnost stanovit bromát na úrovni 0,55 ppb bez předúpravy vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nevyžaduje potlačovač ani složitou úpravu vzorku, je rychlá, cenově efektivní a umožňuje přímé stanovení bromátu v pitných a minerálních vodách. Díky selektivní derivatizaci lze minimalizovat vliv ostatních aniontů ve vzorku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodiku lze dále rozšířit o simultánní detekci dalších oxyhalogenidů (jodát, chlorit) a dusitanu v jedné analýze. Integrace s membránovými potlačovači umožní lepší potlačení rušivých vlivů kyseliny a zjednoduší provoz. Vývoj miniaturizovaných PCR modulů a online automatizace zvýší propustnost analýz v rutinních laboratořích.

Závěr

Optimalizovaná IC metoda s postkolonní derivatizací trijodidem nabízí jednoduché a citlivé stanovení bromátu pod 50 ppt bez zdrojů karcinogenních reagensů. Použití kyseliny sírové s molybdenanem umožňuje vynechat potlačovač a minimalizovat přípravu vzorku, což zvyšuje praktičnost metody pro každodenní analýzy vody.

Reference

1. A. Wille, S. Czyborra, IC–MS coupling — Theory, concepts and applications, Metrohm AG, Herisau, Switzerland (2007).
2. Y. Bichsel, U. von Gunten, Analytical Chemistry 71, 34–38 (1999).
3. E. Salhi, U. von Gunten, Water Research 33, 3239–3244 (1999).
4. H.S. Weinberg, H. Yamada, Analytical Chemistry 70, 1–6 (1998).
5. G. Bogenschütz et al., Advanced detection techniques in ion chromatography, Metrohm Monograph, Herisau, Switzerland (2007).
6. Metrohm Application Note No. U-9, Iodate, chlorite, bromate and nitrite by suppressed ion chromatography applying post column reaction (PCR) and UV/vis detection.
7. H.P. Wagner et al., Journal of Chromatography A 956, 93–101 (2002).