The Determination of Trace Anions in Concentrated Phosphoric Acid

Význam tématu

Vysoká koncentrace fosforečné kyseliny představuje významnou výzvu při stanovení stopových aniontů, zejména chloridů, dusičnanů a síranů. Matice s přebytkem fosforečnanových iontů až v poměru 1:10⁶ vůči analyzovaným kontaminantům znemožňuje přímou analýzu bez předúpravy.

Cíle a přehled studie / článku

Technická poznámka popisuje vývoj a validaci metody, která kombinuje iontovou exkluzi a iontovou výměnu pro separaci a koncentrování stopových aniontů z 85% (hm./hm.) fosforečné kyseliny. Hlavním cílem je spolehlivě stanovit koncentrace chloridů, dusičnanů a síranů v rozsahu ppb až jednotek ppm.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda se skládá ze dvou kroků:

• Iontová exkluze na kolóně ICE-AS6 (9×250 mm) s vodným elučním roztokem 20 mM NaOH, během které se v časovém okně 7–13 min odřízne frakce obsahující analyzované ionty.
• Koncentrační kolóna AG11-HC (4 mm) zachytí odříznutou frakci, následně jsou ionty eluce přeneseny na analytickou kolónu AS11-HC (2 mm) a separovány v isokratickém režimu 20 mM NaOH s následným krokem 200 mM NaOH pro regeneraci.

Použitá instrumentace:

• Dionex DX-500 s gradientním čerpadlem GP50 a impulzním čerpadlem RP-1
• Separator tlakovaných roztoků a modul s vyměnitelnými ventily (Rheodyne, PEEK)
• Anion Self-Regenerating Suppressor ASRS v módu AutoSuppression externí vodou
• Detektor vodivosti CD20 s termostatovanou měrnou celou
• Software PeakNet Chromatography Workstation

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala detekční limity 0,15 µg/L pro chlorid, 2,5 µg/L pro dusičnan a 31 µg/L pro síran. Recuperace standardních přídavků ve formě metody standard addition dosáhly 84–111 %. Relativní standardní odchylky (n=7) byly pod 6 % pro chlorid a síran; pro dusičnan cca 21 % vlivem nízkých koncentrací a slabší separace.

Přínosy a praktické využití metody

Tato kombinovaná technika umožňuje rutinní sledování stopových aniontů v koncentrované kyselině, např. v polovodičovém průmyslu nebo chemické výrobě, kde je kritická čistota kyselin. Nízké spotřeby eluční fáze a minimalizace odpadů díky mikroobjemným kolónám zvyšují efektivitu laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalšími směry vývoje jsou:

• Automatizace vzorkovacích cyklů a optimalizace hydraulických délek tubingů pro zkrácení analýzy
• Aplikace podobného postupu na jiné vysoce koncentrované matice
• Integrace hmotnostního spektrometru pro zvýšení selektivity a citlivosti

Závěr

Komplexní postup spojující iontovou exkluzi a iontovou výměnu efektivně eliminuje rušivý vliv fosforečnanů a umožňuje spolehlivé stanovení chloridů, dusičnanů a síranů v 85% fosforečné kyselině. Metoda je aplikovatelná v rámci kontroly kvality i výzkumných laboratoří.

Reference

• Watanabe K. Poster 66, International Ion Chromatography Symposium, Dallas, TX, 1995.
• Wu M., Chen J. Micro 15(10), 1997, 74.
• Bader M. J. Chem Educ 57, 1980, 730.
• Weiss J. Iontová chromatografie, VCH, 1995, str. 209–210.
• Troubleshooting Guide for HPLC Injection Problems. Rheodyne, 1992.
• SEMI C7.11-93, Chemical/Reagents Volume, SEMI International, 1997.