Determination of Hexavalent Chromium Cr(VI) in Drinking Water by Suppressed Conductivity Detection

Význam tématu

Hexavalentní chrom (Cr(VI)) představuje významný zdravotní a environmentální problém. Ve vodách a půdách se vyskytuje přirozeně i v důsledku průmyslových procesů, především ocelářského a papírenského průmyslu. Na rozdíl od trivalentního chromu (Cr(III)), který je esenciálním prvkem s nízkou toxicitou, je Cr(VI) silně oxidační a karcinogenní. V USA je maximální povolená koncentrace v pitné vodě (MCL) stanovena na 10 µg/L, v Kalifornii pak doporučený veřejný zdravotní cíl (PHG) na 0,02 µg/L.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo vyvinout iontově chromatografickou metodu se supresovanou vodivostní detekcí pro spolehlivé stanovení Cr(VI) v pitné vodě. Metoda eliminuje nutnost postkolonní derivatizace a umožňuje kvantifikaci Cr(VI) v matrice s vysokou iontovou silou až od 2 µg/L.

Použitá metodika a instrumentace

• Systém Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC s RFIC generátorem 45 mM KOH
• Supresor AERS 500 v recyklačním režimu (186 mA)
• Autosampler Dionex AS-AP s injekčním objemem 300 µL v režimu Push Full
• Kolonové sestavy: IonPac AG11-HC guard + AS11-HC a jejich 4µm analogie (2 × 250 mm)
• Proudění elučního roztoku 0,38 mL/min, teplota kolony 30 °C
• Úprava vzorku pufrem amoniak/amoniový síran, simulace HIW dle EPA Method 300.1

Hlavní výsledky a diskuse

Separační výkon umožnil retenci chromátu kolem 8,6 min na obou kolónách a posun retence o 0,09 min v HIW. Kalibrační křivky v rozsahu 1–30 µg/L Cr(VI) vykázaly vynikající linearitu (r2 > 0,9993). Recoveries spikovaných vzorků v HIW a reálné vodě ze Sunnyvale se pohybovaly mezi 80–110 %, s výjimkou 57 % pro 2 µg/L ve HIW na kolóně AS11-HC. Detekční limity byly určeny různými metodami:

• LOD (3× S/N): 0,17–0,65 µg/L, LOQ (10× S/N): 0,58–2,18 µg/L
• MDL (7 replikací při 2–3 µg/L): ~0,35–0,53 µg/L
• LCMRL (spikování 1–10 µg/L): 1,2–2,2 µg/L
• Hubaux-Vos LOD (α = β = 0,5 %): 0,75–1,4 µg/L

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost přímé detekce Cr(VI) bez derivatizace
• Vysoká citlivost a nízké pozadí díky hydroxidovému elučnímu systému
• Analýza vzorků s vysokou iontovou silou
• Splnění regulačních limitů pro pitnou vodu
• Kompatibilita s různými systémy RFIC

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace částicové velikosti kolony pro vyšší rozlišení
• Integrace IC s hmotnostní spektrometrií pro selektivnější detekci
• On-line a in situ monitorování kvality vody
• Automatizace a využití umělé inteligence pro zpracování dat
• Nové supresory a membránové technologie pro nižší průtoky a vyšší citlivost

Závěr

Navržená metoda poskytuje spolehlivé stanovení Cr(VI) v pitné vodě s detekčními limity hluboko pod MCL 10 µg/L. Díky přímé detekci, vysoké citlivosti a schopnosti práce v matrice s vysokou iontovou silou je metoda vhodná pro rutinní i regulatorní analýzy.

Reference

• U.S. EPA Method 218.7: Determination of Hexavalent Chromium in Drinking Water by Ion Chromatography with Post-Column Derivatization and UV-Visible Detection, 2011
• U.S. EPA Method 218.6: Determination of Dissolved Hexavalent Chromium in Drinking Water by Ion Chromatography, 1991
• U.S. EPA Method 300.1: Determination of Inorganic Anions in Drinking Water by Ion Chromatography, 1997
• OEHHA. Public Health Goal for Hexavalent Chromium in Drinking Water. California EPA, 2011
• Thermo Scientific Application Update 179: Sensitive Determination of Hexavalent Chromium in Drinking Water, 2012
• U.S. EPA Analytical Methods: Lowest Concentration Minimum Reporting Level (LCMRL), 2013