Determination of adsorbable organic halogen in wastewater using a combustion ion chromatography system

Význam tématu

Organohalogeny představují skupinu toxických a perzistentních sloučenin, které se často vyskytují ve vodním prostředí v důsledku průmyslových procesů a chlorací. Mezi klíčové sumární parametry patří adsorbovatelné organické halogeny (AOX), jež slouží jako indikátor celkového zatížení vody organohalogeny. Metoda AOX je zásadní pro hodnocení kvality odpadních vod a plnění legislativních požadavků na ochranu životního prostředí.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat plně automatizovaný postup pro stanovení AOX v odpadních vodách kombinací spalovacího modulu a iontové chromatografie (CIC). Metoda vychází ze standardů EPA Clean Water Act a EPA Resource Conservation and Recovery Act a odpovídá i Čínskému národnímu předpisu HJ/T83-2001.

Použitá metodika

Postup zahrnuje několik kroků:

• Adsorpce organohalogenů z vodného vzorku na granulované aktivní uhlí (GAC).
• Proplach kolony 0,01 M nitrátem sodným k odstranění anorganických halidů.
• Přenos aktivního uhlí se vzorkem do spalovací pece, kde při 900–1 000 °C probíhá pyrolytické rozštěpení.
• Absorpce uvolněných halogenů ve vodném pufru a jejich stanovení pomocí iontové chromatografie s potlačenou vodivostní detekcí.
• Výpočet koncentrace AOX podle externích kalibrací a korekce blankem.

Použitá instrumentace

• Dionex Integrion HPIC systém s generátorem eluenta EGC 500 KOH, trap kolony CR-ATC 600 a suppressorem AERS 500.
• Analytická kolona IonPac AG18-4 µm (guard) a AS18-4 µm (analytická).
• Auto Quick Furnace AQF-2100H (COSA-Mitsubishi GA-210 adsorpční jednotka).

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vynikající linearitu pro Cl– (0,2–10 mg/L, r2 0,99998) a Br– (0,4–20 mg/L, r2 0,99997), pro F– bylo pozorováno kvadratické chování (0,1–5 mg/L, r2 0,99998). Retenční časy i plošné odpovědi vykazovaly RSD pod 0,5 % u Cl– a F– a pod 1 % u Br–. Recovery organohalogenů ve standardních testech spikovaných DI vodou i reálnými odpadními vodami se pohybovaly v rozsahu 87–114 % s RSD 1,4–5,1 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Plná automatizace procesu zajišťuje vysokou propustnost a reprodukovatelnost.
• Speciace halogenů na úrovni F–, Cl– a Br– umožňuje detailnější hodnocení zdrojů znečištění.
• Generace eluenta eliminuje riziko chybné přípravy a usnadňuje dlouhodobý provoz.
• Snížení ruční manipulace se vzorky a chemikáliemi minimalizuje riziko kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na jiné matice, např. půdy nebo sedimenty.
• Integrace s on-line odběrem vzorků pro kontinuální monitoring kvality vody.
• Optimalizace adsorpčních materiálů pro širší spektrum organohalogenů.
• Miniaturizace a přenosné verze spalovací-IC systémů pro terénní analýzy.

Závěr

Popsaná metoda CIC pro stanovení AOX v odpadních vodách nabízí přesnost, citlivost a vysokou spolehlivost. Kombinace spalovacího modulu s generovaným eluentech IC systémem představuje robustní přístup pro rutinní i výzkumné aplikace při sledování organohalogenů ve vodě.

Reference

1. Working Draft DIN 38409-59 Standard pro CIC ve vývoji.
2. Thermo Fisher Scientific Application Note 1145 Determination of Halogens in Coal Using Combustion Ion Chromatography 2016.
3. Thermo Fisher Scientific Application Note 72268 Determination of Fluoride in Tea Using a Combustion Ion Chromatography System 2017.
4. National Environmental Protection Standard of China HJ/T83-2001 Water quality determination of adsorbable organic halogen Ion chromatography method.
5. EPA Method 1650 Adsorbable Organic Halides by Adsorption and Coulometric Titration Revision C 1997.
6. EPA Method 9020B Total Organic Halides TOX Revision 2 1994.
7. Thermo Fisher Scientific Technical Note 175 Configuring the Integrion RFIC Model of the Dionex Integrion HPIC System for High-Pressure Reagent-Free Ion Chromatography 2016.
8. Thermo Fisher Scientific Technical Note 72211 Combustion Ion Chromatography with a Dionex Integrion HPIC System 2017.
9. Mitsubishi Chemical Analytech Instruction Manual Absorption Unit GA-210 and Operation Manual for NSX-2100 Series Automatic Combustion Unit Model AQF-2100H.