Wykorzystanie chromatografii jonowej do oznaczania anionów w wodach powierzchniowych

Transkrypt

1 Wykorzystanie chromatografii jonowej do oznaczania anionów w wodach powierzchniowych l. Chromatografia jonowa jako narzędzie badawcze czystości wód Chromatografia jonowa jest szybką, nowoczesną i selektywną metodą jednoczesnego rozdzielania i oznaczania wielu jonów w złożonych mieszaninach roztworów wodnych na poziomie stężeń rzędu mg/dm 3, a nawet g/dm 3. Pozwala ona uzyskiwać wiarygodne wyniki oznaczeń charakteryzujące się szczególnie dużą powtarzalnością. Chromatografia jonowa jest metodą rozdzielczą, w której rozdzielane składniki ulegają podziałowi między fazę stacjonarną, którą stanowi ciało stałe lub ciecz na stałym nośniku oraz fazę ruchomą, którą jest ciecz. Rozdział mieszaniny oznaczanych jonów między obie fazy zachodzi na podstawie różnego powinowactwa analitów do wymiany jonowej. Proces chromatograficzny jest wynikiem reakcji sorpcji - desorpcji zachodzących podczas przepływu fazy ruchomej (eluentu) zawierającej składniki próbki wzdłuż fazy stacjonarnej (złoża jonitu) oraz rozdziału tych składników spowodowanego różnicami we współczynnikach podziału poszczególnych jonów [l]. Wymiana jonów jonitu na jony tego samego znaku obecne w roztworze otaczającym złoże zachodzi w ilościach równoważnych [2], co zapewnia zachowanie elektroobojętności zarówno roztworu, jak i jonitu. Wśród podstawowych zalet chromatografii jonowej można wyróżnić [3,4]: możliwość jednoczesnego oznaczania kilku jonów w próbce, tj. kationów i anionów lub jonów organicznych i nieorganicznych; wykrywalność bardzo małych stężeń; wysoką selektywność oznaczanych substancji; bardzo dobrą dokładność i powtarzalność wyników analitycznych; prosty sposób przygotowania próbki; niewielką ilość próbki konieczną do analizy; krótki czas analizy (ok min). Chromatografia jonowa jest metodą pozwalającą na oznaczanie substancji zarówno pod względem jakościowym, jak i ilościowym. Oznaczanie jakościowe opiera się na znajomości czasów retencji związków na kolumnie chromatograficznej. Dla danych warunków (temperatura, wypełnienie, rodzaj eluenta) czasy te są stałe i charakterystyczne dla danego jonu. Oznaczenia ilościowego dokonuje się poprzez pomiar powierzchni lub wysokości danego piku i odniesienie go do krzywej kalibracji. 1

2 1.1. Zestaw aparatury do chromatografii jonowej Każdy chromatograf jonowy składa się ze: zbiornika eluentu, pompy, układu regulacji i pomiaru ciśnienia, dozownika analitu, kolumny analitycznej (rozdzielczej), detektora, wzmacniacza i komputera. Układy dwukolumnowe, oprócz wyżej wymienionych części, posiadają dodatkowo kolumnę tłumienia. Schemat takiego chromatografu obrazuje rys. l [5]. Rys. l. Schemat dwukolumnowego chromatografu jonowego. Eluent ze zbiornika pompowany jest przez blok iniekcyjny na kolumnę rozdzielającą. W bloku iniekcyjnym do przepływającego eluentu wprowadzana jest analizowana próbka o objętości rzędu l. Na kolumnie analitycznej jony ulegają rozdzieleniu, a następnie wraz z eluentem kierowane są do kolumny tłumienia i do detektora. Sygnał z detektora przesyłany jest do rejestratora, integratora lub komputera [5]. Kolumny rozdzielcze stosowane w chromatografii jonowej anionów wypełnione są wymieniaczami anionowymi (patrz Rozdz. 1.2.) o małej pojemności jonowymiennej. Podczas oznaczania anionów na kolumnie rozdzielającej adsorbowane są aniony zawarte w badanym roztworze, zaś do roztworu przechodzą aniony związane z jonitem: 2

3 R-HCO3 + Na + (Cl, SO4 2 ) R-(C1, SO4) + Na + + HCO3 Kolumny rozdzielcze wykonane są ze stali nierdzewnej, szkła lub tworzywa sztucznego. Mają one długość od 10 do 100 cm i średnice wewnętrzne od 2 do 5 mm [3, 6]. Różna długość kolumn analitycznych stosowanych w chromatografii jonów zależy od rodzaju i ilości rozdzielanej substancji. Lepszego rozdzielenia anionów łatwo wiążących się z żywicą (eluujących wolno) można dokonać na kolumnach krótszych, natomiast jony eluujące szybko wymagają kolumn nieco dłuższych. W układach dwukolumnowych za kolumną rozdzielającą umieszczona jest kolumna tłumienia, nazywana też supresorem. Zadaniem kolumny tłumienia jest wygaszanie sygnału pochodzącego od tła zanim sygnał ten dojdzie do detektora. W układach z detekcją konduktometryczną sygnałem tym jest przewodnictwo właściwe eluentu. Zastosowanie kolumny tłumienia powoduje obniżenie przewodnictwa właściwego fazy ruchomej, z kilkuset do kilkunastu S/cm i jednoczesne podwyższenie sygnału pochodzącego od oznaczanych kationów lub anionów [6]. W analizie anionów wypełnienie kolumny supresora stanowi kationit w formie wodorowej o dużej pojemności jonowymiennej. Wymieniacz kationowy zatrzymuje na kolumnie supresyjnej kationy eluentu (np. jony sodowe wodorowęglanu sodu), oddając w zamian jony wodorowe. Przetwarza w ten sposób wodorowęglan sodu w słabo zdysocjowany kwas węglowy, zaś oznaczane aniony w silne kwasy: R-H + Na + -HCO3 R-Na + H2CO3 R-H + Na + + (Cl, SO4 2 ) R-Na + H + + (Cl, SO4 2 ) Oznaczane aniony docierają zatem do detektora konduktometrycznego w formie silnych kwasów, odznaczających się wysoką przewodnością właściwą w porównaniu z tłem słabego eluentu [5]. Ponieważ kolumna tłumienia zatrzymuje jony eluentu, musi być periodycznie regenerowana. Obecnie wykorzystuje się regenerację elektrochemiczną, tj. elektrolizę wodnej fazy ruchomej wewnątrz kolumny tłumienia [3]. W chromatografii jednokolumnowej, w której nie występuje zjawisko supresji, kolumna rozdzielająca połączona jest bezpośrednio z detektorem. W układach tych stosuje się elektroniczną kompensację tła. Do detekcji jonów w wycieku z kolumny stosuje się różne rodzaje detektorów. Właściwy do danej analizy detektor powinien charakteryzować się następującymi parametrami [7]: wysoką czułością pomiaru i krótkim czasem odpowiedzi; proporcjonalnością sygnału do stężenia analitu (szeroki zakres liniowości); jak najmniejszymi wahaniami linii podstawowej (dryf); a niskimi szumami tła. W analizie anionów najczęściej wykorzystuje się detektor konduktometryczny. Schemat takiego detektora przedstawia rys. 2 [5]. 3

4 Rys. 2. Schemat detektora konduktometrycznego: l - dopływ eluentu, 2 - naczyńko konduktometryczne, 3 - elektroda, 4 - odpływ eluentu, 5 - elektroda pozłacana, 6 - wyjście do urządzenia pomiarowego, 7 - sworzeń do zmieniania stałej naczyńka. Zasada działania detektora opiera się na pomiarze przewodzenia prądu elektrycznego przez roztwór elektrolitu znajdującego się pomiędzy dwoma elektrodami w naczyńku konduktometrycznym o pojemności rzędu 0,01-10 l [3]. Spowodowane przez analit zmiany przewodnictwa są proporcjonalne do stężenia analitu w eluacie. Wyróżnia się detekcję konduktometryczną bezpośrednią i pośrednią. Detekcja bezpośrednia oparta jest na wzroście sygnału konduktometrycznego podczas przemieszczania się jonów zawartych w próbce przez detektor. Pośrednia, stosowana do oznaczania anionów słabych kwasów, polega na pomiarze spadku przewodności elektrycznej w czasie przepływu jonów przez detektor [5]. W chromatografii jonowej stosuje się także detekcję spektrofotometryczną. Polega ona na pomiarze absorpcji promieniowania w zakresie UV-VIS przez oznaczane jony względem roztworu odniesienia (eluentu) [8]. Detekcja spektrofotometryczna może zachodzić w sposób bezpośredni i pośredni. Pierwszy polega na pomiarze narastającego sygnału detektora podczas przechodzenia analitu przez detektor, przy czym absorpcja oznaczanego jonu musi przewyższać absorpcję eluentu. Detekcja bezpośrednia służy do oznaczania jonów organicznych. W analizie nieorganicznych anionów stosuje się natomiast metody pośrednie, rejestrujące spadek sygnału detektora [5]. Mniejsze znaczenie w chromatografii jonowej odgrywają detektory elektrochemiczne, wśród których można wyróżnić [5]: detektory potencjometryczne. których działanie oparte jest na pomiarze potencjału powstającego między elektrodą jonoselektywną i analizowanym roztworem. Wartość mierzonego potencjału jest wprost proporcjonalna do stężenia jonów w roztworze. 4

5 detektory amperometryczne rejestrujące natężenie prądu w czasie elektrolizy. Detektory te odznaczają się wysoką czułością, są jednak wrażliwe na zmiany prędkości fazy ruchomej i zmiany ph. Stosuje się je w analizie substancji posiadających grupy funkcyjne, które łatwo ulegają utlenieniu bądź redukcji na powierzchni elektrody. detektory kulometryczne, które pracują przy stałym potencjale. Detektory te cechuje skomplikowana budowa oraz łatwość zanieczyszczenia; są bardzo rzadko stosowane Fazy stacjonarne stosowane w chromatografii jonowej Istotą chromatografii jonowej jest proces wymiany jonów między badanym roztworem a złożem jonitu. Jonity (wymieniacze jonowe) są ciałami stałymi nierozpuszczalnymi w wodzie i w rozpuszczalnikach organicznych posiadającymi grupy funkcyjne zdolne do wymiany kationów lub anionów na jony obecne w roztworze [3]. Ze względu na rodzaj grup wymiennych jonity dzielimy na [3, 9]: kationity - wymieniają jony wodorowe wchodzące w ich skład na kationy zawarte w roztworze; zawierają one grupy o charakterze kwasowym, np.: -SO3H, -COOH; reakcję wymiany zachodzącą na kationitach można przykładowo zapisać jako: R-SO3 H + + Me + RSO3 Me + + H + anionity - wymieniają aniony związane z żywicą na aniony znajdujące się w roztworze wg reakcji: R-NR3 + (OH ) + A R-NR3 + A + OH zawierają one grupy zasadowe, np. czwartorzędowe grupy amoniowe i protonowane aminy; wymieniacze amfoteryczne - w zależności od ph wymieniają z roztworem kationy lub aniony, np. sulfonowane kopolimery fenolowo - formaldehydowe; wymieniacze bipolarne - jednocześnie wymieniają z roztworem aniony i kationy. W praktyce szersze zastosowanie znalazły jedynie kationity i anionity. Rodzaj grup funkcyjnych jonitu decyduje o charakterze reakcji wymiany a liczba tych grup o zdolności wymiennej jonitu. Dla każdego wymieniacza jonowego istnieje optymalna liczba grup funkcyjnych, której przekroczenie powoduje nadmierne pęcznienie jonitu, co z kolei doprowadza do zmniejszenia jego stabilności. Optymalna liczba grup funkcyjnych, zapewniająca właściwe warunki wymiany jonowej, powinna być taka, aby wymieniacze cechowały się dużą pojemnością jonowymienną, a równocześnie nie miały charakteru hydrofilowego. I tak kationity z grupami -COOH są przydatne do pracy w zakresie ph od 4,0 do 5,0, zaś z grupami -OH przy ph > 8. Kationit zawierający grupy -SO3H jest aktywny w środowisku kwaśnym, podobnie jak anionit z grupami słabo zasadowymi. Anionity z czwartorzędowymi zasadami amoniowymi pracują" natomiast w środowisku zasadowym, w szerokim zakresie ph [10]. Inny podział jonitów, oparty na ich pochodzeniu i budowie matrycy, wyróżnia [2, 3]: 5

6 jonity naturalne, tj. głównie kationity pochodzenia mineralnego (glinokrzemiany); najszersze zastosowanie znalazły tu zeolity porowate, posiadające w swojej sieci krystalicznej kationy: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, które mogą być zastępowane przez inne kationy z otaczającego roztworu; jonity półsyntetyczne np. węgle sulfonowane (permutyty); jonity syntetyczne, czyli żywice jonowymienne powstałe w procesie syntezy związków organicznych. Wypełnienia syntetyczne są najczęściej używane w kolumnach analitycznych stosowanych w chromatografii jonowej anionów. Syntetyczne żywice jonowymienne to wielkocząsteczkowe polimery organiczne posiadające nierozpuszczalny polijonowy rdzeń oraz ruchliwe, zdolne do oddyfundowania i wymiany jony przeciwnego znaku [2]. Spośród żywic jonowymiennych najczęściej stosowane są porowate kopolimery styrenu i diwinylobenzenu stanowiące matrycę, do której przyłączone są aktywne grupy funkcyjne zdolne do wymiany jonów w roztworze elektrolitu. Aktywne grupy funkcyjne mogą znajdować się bezpośrednio na powierzchni jonitu (żywice błonkowate) lub w jego rdzeniu (żywice całkowicie porowate). Ich właściwości podano w tabeli l [3]. Tabela l. Porównanie właściwości żywic całkowicie porowatych i błonkowatych. Żywice jonowymienne stosowane w chromatografii jonowej mają jednolite wymiary ziaren w zakresie od 5 do 50 m. Mniejsze zróżnicowanie ziaren i bardziej równomierne upakowanie kolumny zapewnia wyższą jej selektywność [3]. Niejednorodne upakowanie i zróżnicowana wielkość cząsteczek wpływa na zmianę szybkości elucji i powoduje uzyskanie słabego rozdzielenia poszczególnych jonów. Dobry jonit powinien charakteryzować się odpowiednią porowatością oraz dużą liczbą kanałów umożliwiających łatwy transport jonów. Aby zwiększyć trwałość i wydajność żywic jonowymiennych stosuje się ich sieciowanie przestrzenne, które zapobiega rozpuszczaniu się żywic oraz ogranicza ich pęcznienie. Nadmierne pęcznienie, związane ze słabym usieciowaniem rdzenia jonitu, pogarsza bowiem wytrzymałość mechaniczną, selektywność i pojemność wymienną żywicy. Słabe pęcznienie żywic może natomiast ułatwić migrację jonów wewnątrz 6

7 żywicy oraz przyspieszyć proces wymiany. Do celów ogólnych zaleca się stosowanie jonitów dobrze pęczniejących, natomiast do wymiany selektywnej - słabo pęczniejących [3,10]. Wysoką selektywność procesu wymiany jonowej zapewniają jonity charakteryzujące się następującymi parametrami [11, 12]: małą pojemnością jonowymienną; dobrze usieciowaną strukturą przestrzenną; małymi rozmiarami sferycznych ziaren polimeru rzędu 5-50 m; małym zróżnicowaniem wielkości ziaren polimeru; odpornością mechaniczną i termiczną; odpornością na wysokie ciśnienia; małą zdolnością do pęcznienia w zetknięciu z cieczą. Wysoce selektywne jonity znajdują na ogół zastosowanie w usuwaniu z wody uciążliwych zanieczyszczeń, m. in. jonów fluorkowych, chlorkowych, azotanowych(iii) i (V), siarczanowych(vi), ortofosforanowych(v), bromkowych i innych. Należy zaznaczyć, że efekt selektywności jest znacznie słabszy na błonkowatych żywicach jonowymiennych, ponieważ w tym przypadku jony kontaktują się wyłącznie z powierzchnią żywicy Fazy ruchome stosowane w chromatografii jonowej W chromatografii jonowej fazę ruchomą stanowią wodne lub wodno - organiczne rozcieńczone roztwory kwasów, zasad i soli [11]. Wybór odpowiedniego eluentu w procesie chromatografowania zależy od rodzaju fazy stacjonarnej, rozdzielanych substancji i sposobu detekcji. Należy uwzględnić także wysoki stopień czystości rozpuszczalnika, niemieszalność z fazą stacjonarną, małą lepkość i brak chemicznej aktywności w stosunku do jonitu [9]. W przypadku techniki jednokolumnowej przy wyborze eluentu należy kierować się jego małą przewodnością elektryczną w stosunku do przewodności elektrycznej oznaczanych jonów [5]. Wybór właściwego eluentu ułatwiają szeregi eluotropowe rozpuszczalników zebrane według wzrastającej siły elucji, tj. zdolności do wymywania cząstek substancji chromatografowanej z powierzchni fazy stacjonarnej. Czynnikiem decydującym o mocy elucyjnej fazy ruchomej jest ph roztworu. Układ pompowania fazy ruchomej jest zwykle izokratyczny (tzn. że w czasie rozwijania chromatogramu nie następuje zmiana stężenia fazy ruchomej). Oznacza to, że w czasie rozwijania chromatogramu nie następuje zmiana składu fazy ruchomej. Eluenty stosowane w chromatografii jonowej można podzielić na [3]: eluenty stosowane w układach z kolumną tłumienia (supresją chemiczną) i detektorem konduktometrycznym (chromatografia dwukolumnowa); 7

8 eluenty stosowane w układach z elektroniczną kompensacją tła i detektorem konduktometrycznym (chromatografia jednokolumnowa). W przypadku chromatografii jonowej dwukolumnowej z detekcją konduktometryczną stosowane eluenty charakteryzują się małymi stężeniami. Małe stężenie eluentu sprzyja selektywnemu rozdzielaniu jonów na sorbentach oraz pozwala na wydłużenie czasu pracy kolumny wygaszającej [5]. Najczęściej stosowanymi eluentami do oznaczania anionów silnych kwasów są rozcieńczone roztwory soli słabych kwasów, których jony są protonowane podczas procesu supresji [3]. Największe znaczenie odgrywa tutaj mieszanina węglanu sodu i wodorowęglanu sodu cechująca się dużą siła elucyjną. Dzięki temu, że zawiera ona zarówno jednowartościowe, jak i dwuwartościowe jony, możliwa jest regulacja selektywności procesu wymiany jonowej [13]. Do oznaczania anionów techniką dwukolumnową stosuje się także eluenty o małej sile elucyjnej (NaOH, Na2B4O7), które w postaci stężonych roztworów są szczególnie przydatne w rozdziałach z elucją gradientową [3]. Wybrane eluenty stosowane w chromatografii dwukolumnowej anionów podano w tabeli 2 [5]. Tabela 2. Eluenty stosowane do oznaczania anionów techniką chromatografii dwukolumnowej. Do oznaczania anionów metodą chromatografii jonowej jednokolumnowej stosuje się eluenty o dużych cząsteczkach organicznych i małej ruchliwości, np. roztwory kwasu benzoesowego, ftalowego, o- sulfobenzoesowego. Takie eluenty cechuje duże powinowactwo do żywic anionowymiennych i niskie przewodnictwo elektryczne [3]. Eluenty wywierają istotny wpływ na selektywność rozdzielania, na sprawność kolumny i prędkość migracji pasm. Silniejszych eluentów używa się do elucji jonów wykazujących większe powinowactwo do fazy stałej (z reguły jonów o większej wartościowości). Stężenie eluentu oraz szybkość jego przepływu przez kolumnę ma wpływ na szybkość analizy. Rozpuszczalniki o dużej lepkości zmniejszają przepuszczalność kolumny i powodują wolniejszy przebieg procesów dyfuzji i przenoszenia masy oraz konieczność zastosowania wyższych ciśnień [3, 9]. 8

9 Od właściwie dobranego składu chemicznego eluentu oraz utrzymania stałości tego składu zależy dobra powtarzalność uzyskanych wyników. Obecnie jest to możliwe dzięki programom komputerowym, które pomagają dobrać optymalne warunki dla procesu chromatografowania [4] Zastosowanie chromatografii jonowej Chromatografię jonową najczęściej wykorzystuje się do rozdzielania i oznaczania mieszanin prostych anionów nieorganicznych w matrycach naturalnych w postaci wód, ścieków lub osadów dennych. Znajduje ona szerokie zastosowanie w analizie substancji jonowych, gdyż jest jedyną techniką analityczną umożliwiającą wykrywanie i ilościowe oznaczanie mieszanin anionów w jednej próbce [3]. Za pomocą chromatografii jonowej można określać nie tylko zawartość poszczególnych analitów, ale także specjację składników próbki, tj. ich postać chemiczną. W próbkach środowiskowych spośród oznaczeń anionów w matrycach o ciekłym stanie skupienia najbardziej atrakcyjna jest możliwość oznaczania siarczanów, ponieważ w niskich zakresach stężeń brak jest alternatywnych metod analitycznych [6]. Najczęściej analizę przeprowadza się techniką dwukolumnową z detekcją konduktometryczną i fazą ruchomą w postaci mieszaniny NaHCO3 i Na2CO3. W takich warunkach oznacza się jony: F, Cl, Br, NO2, NO3, SO4 2, PO4 3, jeżeli ich stężenie w próbce wynosi od l do 500 mg/dm 3 [5]. W przypadku przekroczenia górnej granicy przedziału próbkę poddaje się procesowi wstępnego rozcieńczania. Stosuje się także technikę jednokolumnową, głównie do oznaczania jonów: Cl, SO4 2, NO2, NO3 i SiO3 2. Technika ta, mimo iż charakteryzuje się mniejszą oznaczalnością jonów, mieszczącą się w przedziale od 100 do 300 g/dm 3 [5], zapewnia większą skuteczność rozdzielania substancji jonowych. Warunkiem zachowania niezbędnej czułości oznaczania jest stosowanie eluentów o bardzo niskiej przewodności właściwej, zwykle zawierających aniony kwasów aromatycznych. Chromatografia jonowa może być także stosowana do oznaczania anionów w glebach, powietrzu, pyłach atmosferycznych, gazach odlotowych lub środkach spożywczych. Wykorzystuje się ją również do oznaczania niektórych kationów w wodzie, przede wszystkim metali alkalicznych i jonu amonowego, a także kwasów karboksylowych, aminokwasów i węglowodanów [11]. Chromatografia jonowa jako jedna z nowszych metod analitycznych z całą pewnością znalazła swoje miejsce wśród podstawowych technik stosowanych przez laboratoria badające zanieczyszczenia środowiska. Przesądziły o tym takie jej cechy, jak [6]: szeroki zakres stosowania metody, niskie granice oznaczalności, dobra powtarzalność i odtwarzalność oraz nieszkodliwość dla środowiska. 9

10 2. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA 2.1. Cel ćwiczenia jakościowe i ilościowe oznaczenie anionów: Cl -, NO2 -, NO3 -, SO4 2-, występujących w badanej wodzie Zakres obowiązującego materiału - budowa i działanie chromatografu jonowego; - zasady pobierania, stabilizowania i przechowywania próbek wody; - znaczenie środowiskowe obecności jonów w wodach (Cl -, NO2 -, NO3 -, SO4 2- ) - normy klasyfikacji wód; - sposoby oznaczania anionów w wodzie (metody wagowe, miareczkowe, potencjometryczne, spektrofotometryczne); - dokładność, precyzja, granica oznaczalności, granica wykrywalności metody analitycznej Pobór próbki grupa ćwiczeniowa w uzgodnieniu z prowadzącym ćwiczenie, zgodnie z zasadami pobierania próbek pobiera próbki wody do badań (rzeka, staw, jezioro, ujęcie wodociągowe) Aparatura i odczynniki Wysokosprawny chromatograf jonowy firmy Merck-Hitachi (kolumna POLYSPHER IC AN-1; pętla dozująca l00 l; detektor konduktometryczny. Eluent: roztwór wodny zawierający 1,5 mmol/dm 3 kwasu ftalowego, 1,38 mmol/dm 3 TRIS, 300 mmol/dm 3 kwasu borowego. Filtr do usuwania cząstek stałych z próbki wody Wykonanie ćwiczenia 1) Przygotowanie aparatury do oznaczeń: włączyć poszczególne elementy aparatury (pompa, chromatograf, detektor i komputer) i sprawdzić poprawność mierzonych parametrów (przepływ eluenta równy 1,2 cm 3 /min, ciśnienie ok. 4-5 MPa, niski poziom szumów i dryftu). Po ustabilizowaniu się linii zerowej aparat jest gotowy do oznaczeń. 2) Pobrać do strzykawki kilka ml badanej wody, nałożyć filtr a następnie igłę i usunąć powietrze ze strzykawki. Napełnić pętlę dozującą, wstrzykując do układu ok. 0,5 ml badanej próbki. 3) Po osiągnięciu gotowości chromatografu do rozpoczęcia analizy, wprowadzić próbkę z pętli dozującej (100 l) do kolumny chromatografu i rozpocząć analizę chromatograficzną. Czas analizy - 20 minut. W razie potrzeby rozcieńczyć badaną próbkę wody wodą o czystości HPLC tak, aby sygnały z detektora chromatografu mieściły się w obrębie krzywej kalibracyjnej. 10

11 Powtórzyć analizę chromatograficzną tej samej próbki wody (punkt 3). 4) Wykonać kilkukrotne oznaczenie jonów chlorkowych we wzorcowej próbce wody w celu scharakteryzowania metody oznaczeń (wykrywalność, oznaczalność, precyzja) 2.6. Opracowanie wyników - wykorzystując otrzymane chromatogramy, dane kalibracyjne oraz wyznaczone czasy retencji badanych jonów określić skład oraz stężenia anionów występujących w badanej wodzie. - porównać otrzymane wyniki z normami dotyczącymi czystości wód i zakwalifikować badaną wodę do odpowiedniej klasy czystości. - wyznaczyć precyzję oznaczenia oraz granicę wykrywalności i oznaczalności metody dla oznaczanych jonów. 3. Bibliografia 1. Kulisa K., Dybczyński R. i in., Badanie zjawiska przeładowania kolumny i jego wpływ na jakość wyników analitycznych w procesie oznaczania anionów za pomocą chromatografii jonów. Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa Ościk J., Adsorpcja, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa Siepak J. (red.). Zastosowanie chromatografii jonowej w analizie wody, Wyd. Naukowe UAM, Poznań Pfeffer M., Windt H., Automatization for development of HPLC methods, Fresenius J Anal. Chem-, 2001, 369, Dojlido J., Zerbe J., Instrumentalne metody badania wody i ścieków, Wyd. Arkady, Warszawa Szczepaniec - Cięciak E., Kościelniak P. (red.). Chemia środowiska - ćwiczenia i seminaria, cz.2, Wyd. UJ, Kraków Eith C., Kolb M., Seubert A., Viehweger K. H., Practical ion Chromatography - an introduction, Metrohm Ltd., Herisau, Switzerland O'Reilly J. W., Dicinoski G. W., Shaw M. J., Heddad P. R., Chromatographic and elektrophoretic separation of marganie sulfur and sulfur - oxygen species, Anal. Chem. Acta, 2001, 432, Baranowska I., Wybrane działy analizy instrumentalnej, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice Kowal A. L., Świderska - Bróż M., Oczyszczanie wody, Wyd. PWN, Warszawa ll. Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wyd. PWN, Warszawa

12 4. Pytania kontrolne 1. Jakie jest zastosowanie chromatografii jonowej? 2. Wymień elementy chromatografu jonowego. 3. Scharakteryzuj kolumny stosowane w chromatografii jonowej. 4. Co to jest supresor? 5. Jakie detektory są stosowane w chromatografii jonowej? 6. Omów zasadę działania detektora konduktometrycznego. 7. Czym różni się detekcja bezpośrednia od pośredniej? 8. Co to jest kationit? Podaj przykład kationitu. 9. Jaki proces zachodzi na kationicie podczas przepływu analizowane próbki? 10. Co to jest anionit? Podaj przykład anionitu 11. Jaki proces zachodzi na anionicie podczas przepływu analizowane próbki? 12. Zapisz reakcję wymiany jonowej na kationicie i anionicie. 13. Scharakteryzuj syntetyczne żywice jonowymienne. 14. Jakie fazy ruchome są stosowane w chromatografii jonowej? 15. Od czego zależy wybór rodzaju fazy ruchomej w chromatografii jonowej? 16. Jakie są zasady pobierania próbek wody do oznaczeń? 17. Jakie naczynia można stosować do pobierania próbek wody? 18. Warunki przechowywania pobranych próbek wody do oznaczeń. 19. Jakie są normy jakości wód pitnych? 20. W jaki sposób dokonuje się klasyfikacji wód powierzchniowych? 21. Jakie jest znaczenie/rola poszczególnych jonów (Cl - 2-, NO 2-, NO 3-, SO 4 ) w wodach powierzchniowych oraz wodzie pitnej? 22. Jakie są inne metody oznaczania poszczególnych jonów (Cl - 2-, NO 2-, NO 3-, SO 4 ) w wodzie? 23. Co to jest dokładność, precyzja, powtarzalność i odtwarzalność metody oznaczeń? 24. Co to jest granica wykrywalności i oznaczalności metody? 25. Jak można wyznaczyć granicę wykrywalności i oznaczalności metody? 12