Determination of Hexavalent Chromium in Drinking Water Using Ion Chromatography

Význam tématu

Hexavalentní chrom (Cr(VI)) patří mezi nejtoxičtější formy chromu a jeho výskyt v pitné vodě je přísně sledován z hlediska ochrany veřejného zdraví. Regulace v USA, zejména nová Kalifornská veřejnozdravotní hranice (PHG) pro Cr(VI) ve výši 0,2 µg/L, vyžaduje metody s nižšími detekčními limity než nabízí standardní EPA Method 218.6.

Cíle a přehled studie

Tato aplikace popisuje modifikace EPA Method 218.6 pro iontovou chromatografii s postcolumn reakcí tak, aby bylo možné stanovit Cr(VI) jako chroman (CrO42–) v pitné vodě s detekčním limitem alespoň 0,02 µg/L. Klíčovými úpravami jsou snížení průtoku eluční fáze, zvětšení objemu reakční cívky a zvýšení objemu injekce.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci a detekci Cr(VI) byla použita následující sestava:

• Iontový chromatograf Dionex DX-600 se sekcí GS50 Gradient Pump a vakuovým odplyňováním
• Automatický vzorkovač AS50 s 1 mL vzorkovací stříkačkou a Chromatography Compartment
• UV/Vis absorbance detector AD25 nastavený na 530 nm
• PC10 Postcolumn Pneumatic Delivery Package s 750 µL reaction coil
• Analytický sloupec IonPac AS7 (4 × 250 mm) v kombinaci s guard column NG1 (4 × 50 mm)
• Eluent: 250 mM (NH4)2SO4 / 100 mM NH4OH, 1,0 mL/min
• Postcolumn reagent: 2 mM diphenylkarbazid v 10% methanolu a 1 N H2SO4, 0,33 mL/min
• Injekční objem: 1000 µL (partial‐loop) s 1100 µL smyčkou
• Příprava vzorků: úprava pH na 9,0–9,5 pomocí 33 g/L (NH4)2SO4 a 65 mL/L NH4OH, filtrace 0,2 µm

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace metody vedla k následujícím zjištěním:

• Zvětšení objemu reaction coil z 375 µL na 750 µL významně zlepšilo citlivost, další nárůst byl marginální.
• Injekce 1000 µL místo 250 µL vedla k lineárnímu nárůstu výšky a plochy píku pro Cr(VI).
• Kalibrační křivka pro rozsah 0,1–10 µg/L Cr(VI) jako CrO42– byla vysoce lineární (R2 > 0,9999).
• Metodní detekční limit (MDL) činí 0,018 µg/L, kvantitační limit (ML) 0,06 µg/L, což je pod hranicí PHG 0,2 µg/L.
• Přítomnost až 1000 mg/L chloridů nebo 2000 mg/L síranů neovlivnila měření více než 20 %.

Přínosy a praktické využití

Modifikovaná metoda umožňuje spolehlivou kvantifikaci Cr(VI) pod úrovní regulovaných limitů v pitné vodě s vynikající přesností (RSD < 7 %) a opakovatelností. Metoda je vhodná pro rutinní monitorování kvality vody v komerčních i státních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k:

• integraci s hmotnostní spektrometrií pro vyšší selektivitu,
• automatizaci připravy vzorků a pracovních postupů,
• rozšíření metody na další formy a oxidy kovů v environmentálních vzorcích,
• vývoji přenosných IC přístrojů pro in situ měření Cr(VI).

Závěr

Úpravou EPA Method 218.6 byla dosažena dostatečná citlivost (MDL 0,02 µg/L, ML 0,06 µg/L) pro splnění nových regulačních požadavků Kalifornie na stanovení Cr(VI) v pitné vodě. Metoda kombinuje vysokou opakovatelnost, robustnost a odolnost vůči interferencím běžných aniontů.

Reference

• Determination of Dissolved Hexavalent Chromium in Drinking Water, Groundwater, and Industrial Wastewater Effluents by Ion Chromatography; U.S. EPA Method 218.6; Cincinnati, OH (1991).
• Dionex Corporation. Determination of Cr(VI) in Water, Waste Water, and Solid Waste Extracts; Technical Note 26; Sunnyvale, CA (2001).
• California Department of Health Services. Chromium-6 (Hexavalent Chromium) in Drinking Water, Update, August 22, 2001.
• U.S. EPA. The Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography; Method 300.0; Cincinnati, OH (1993).