Kontaminasi air industri dan kota persediaan dengan arsenik (As), selenium (Se), dan merkuri (Hg) dapat terjadi dari deposit alami, industri pembuangan, limpasan dari penambangan, TPA dan pertanian operasi. Konsumsi air yang terkontaminasi bisa menyebabkan kerusakan kulit (As), ginjal dan sistem saraf kerusakan (Hg) dan mati rasa di jari tangan dan kaki (Se) . Badan Perlindungan Lingkungan A.S. (EPA) dan Dewan Menteri Lingkungan Kanada (CCME) memiliki pedoman tentang konsentrasi As, Se dan Hg untuk perlindungan laut dan kehidupan akuatik air tawar dan perlindungan pertanian. Pedoman ini untuk As, Se, dan Hg, penting untuk memiliki pengukuran analitik tepat dan akurat dengan tingkat kebisingan yang rendah. Hydride generation (HG) adalah teknik analisis yang sangat efektif yang dikembangkan untuk memisahkan logam pembentuk hidrida, seperti Se dan As, dari berbagai matriks dan asam yang bervariasi konsentrasi. Alat penyemprot tabung kuarsa yang dipanaskan khususnya berguna untuk penentuan arsenik dan selenium karena panjang gelombang serapan untuk unsur-unsur ini di bawah ini 200 nm di daerah yang sering mengalami gangguan dari radikal api yang dapat secara signifikan mempengaruhi batas deteksi. Merkuri dapat dengan mudah dikurangi dalam larutan untuk menghasilkan unsur merkuri, atau dikenal sebagai uap dingin (Cold Vapuor). Teknik ini juga efektif untuk memisahkan merkuri dari berbagai matriks. Teknik analitik ini dapat meningkatkan batas deteksi oleh faktor sekitar 3000 kali dari batas deteksi nyala dan biasanya memiliki lebih sedikit gangguan dari teknik tungku grafit.
Memisahkan analit dari matriks dapat meningkatkan sensitivitas teknik serapan atom dan menghindari gangguan fisik, matriks dan spektral. Perpisahan hidrida dari matriks memungkinkan untuk efisiensi tinggi pengantar analit ke spektrofotometer serapan atom (AAS). Efek konsentrasi dan ditambahkan sensitivitas teknik ini pada akhirnya memungkinkan laboratorium untuk memenuhi batas deteksi yang lebih rendah yang diperlukan untuk lingkungan peraturan.
Kondisi Eksperimental
Instrumentasi
Pengukuran
dilakukan menggunakan PerkinElmer® Spektrofotometer serapan atom PinAAcle ™
900T (Shelton, CT, USA) yang dilengkapi dengan WinLab32 ™ yang intuitif untuk
perangkat lunak AA, yang menampilkan semua alat untuk dianalisis sampel,
melaporkan dan mengarsipkan data dan memastikan peraturan pemenuhan. Spektrometer
PinAAcle digabungkan ke sebuah sistem analisis injeksi aliran FIAS 400 yang
menggabungkan dua pompa peristaltik, katup injeksi aliran 5-port dan pasokan
gas yang diatur. Parameter tertentu di perangkat lunak digunakan untuk ketiga
elemen: As, Se, dan Hg. Menggunakan sistem FIAS-AAS, loop sampel pada injeksi
aliran katup diisi dengan sampel yang diasamkan, kosong, atau standar. Katup
secara otomatis beralih ke posisi menyuntikkan dan sampel dicampur dengan
aliran reduktan yang dipompa, natrium borohidrida untuk hidrida atau stannous
chloride merkuri untuk menghasilkan uap gas. Pada titik reaksi dengan reduktor,
arsenik atau selenium hidrida atau uap merkuri unsur diproduksi, bersama dengan
hydrogen dari natrium borohidrida,
menghasilkan campuran dua fase: menguap dengan analit di dalamnya dan reduktor yang digunakan. Aliran argon ditambahkan ke campuran ini dan uapnya dibawa melalui pemisah gas / cairan. Ini memungkinkan fase gas yang berisi uap analit untuk masuk sel kuarsa pada AAS untuk analisis sedangkan sisanya Cairan dipompa ke wadah limbah. Lihat Tabel 1 untuk parameter FIAS dan Gambar 1 untuk skema Sistem FIAS.
Hidrida yang dihasilkan didekomposisi dan diatomisasi dalam sel kuarsa yang dipanaskan (Bagian No. B0507486) ditempatkan dalam pemanas mantel (Gambar 2) dengan adaptor (Bagian No. N3160162 untuk PinAAcle 900T, 900H, 900F model dan N3160161 untuk PinAAcle 900Z model) di tempat perakitan burner. Sel kuarsa dipanaskan hingga 900 ˚C untuk hidrida dan 100 ˚C untuk analisis uap merkuri untuk menghindari kondensasi di dalam sel. Sel kuarsa yang digunakan untuk analisis hidrida adalah dibersihkan sebelum digunakan dengan asam hidrofluorat 30%.
Lampu pelepasan electrodeless berenergi tinggi (EDL) adalah digunakan untuk semua elemen (Bagian No. Sebagai: N3050605; Se: N3050672; Hg: N3050634). EDL biasanya menyediakan lebih tinggi energi daripada HCL yang sesuai dan meningkatkan sensitivitas dan batas deteksi, terutama untuk arsenik dan selenium. Untuk ukuran loop sampel adalah 500 μL untuk semua analit dan telah ditingkatkan atau diturunkan untuk meningkatkan batas deteksi masing-masing. Aliran gas pembawa memiliki pengaruh besar pada sensitivitas. Tujuannya adalah untuk memperoleh aliran pembawa yang cukup cepat puncak yang tajam, karena itu sensitivitasnya lebih besar. Jika alirannya juga tinggi, atom atau awan hidrida terdispersi terlalu cepat dan bisa didorong keluar dengan limbah ke saluran pembuangan. Jika mengalir terlalu rendah, hidrida akan keluar perlahan yang mengarah ke puncak yang lebih luas, oleh karena itu dihasilkan sinyal dan sensitivitas lebih rendah. Akibatnya, perkiraan arus 50, 80 dan 100 mL / menit digunakan untuk arsenik, selenium dan merkuri penentuan, masing-masing. Untuk mendapatkan sensitivitas tertinggi, aliran gas pembawa sedikit dioptimalkan untuk setiap elemen sebelum kalibrasi.
Standar, Bahan Kimia dan Bahan Referensi Standar
Standar Kalibrasi Elemen Tunggal PerkinElmer untuk Atomic Spektroskopi digunakan sebagai standar persediaan untuk persiapan standar kerja (Bagian No. As: N9300180; Se: N9300182; Hg: N9300174). Standar kerja disusun secara serial volume / volume (v / v) pengenceran dalam botol polypropylene (Bagian No. B0193234). Semua larutan standar kerja baru disiapkan setiap hari analisis dari standar stok. Air ASTM® Tipe I (dari sistem filtrasi ELGA® – ELGA LLC, Woodridge, Illinois, USA) diasamkan dengan 1% nitrat asam digunakan untuk membuat kalibrasi kosong dan standar. Micropipettes (Eppendorf®, Jerman) dengan tips sekali pakai digunakan untuk solusi perpipaan. Solusi pembawa untuk penentuan As dan Se adalah a 10% (v / v) larutan asam klorida (HCl). Larutan pembawa untuk merkuri adalah 3% (v / v) asam HCl. Selenium hidrida agen pereduksi generasi adalah air 0,2% berat / volume (b / v) NaBH4 dalam larutan NaOH 0,05% (b / v), yang harus disiapkan setiap hari. Untuk As, NaBH4 konsentrasi ditingkatkan menjadi 0,5% untuk meningkatkan kepekaan. Merkuri ditentukan menggunakan SnCl2 sebagai agen pereduksi, larutan pereduksi terdiri dari 1,1% (b / v) SnCl2 (dari SnCl2 • 2H2O) dalam 3,0% (v / v) asam klorida. Bahan referensi standar (SRM) NIST® 1640 Trace Elements dalam Air Alami dan Elemen Jejak SRM NIST® 1643e di Air digunakan untuk memvalidasi metode yang dikembangkan. Untuk Bahan referensi NIST® tidak disertifikasi untuk merkuri, Oleh karena itu standar sumber kedua dari SPEX CertiPrep® (Metuchen, NJ, USA) digunakan untuk tujuan validasi
Persiapan Sampel dan Bahan Referensi Standar
Arsenik – Sampel dan standar untuk analisis arsenic sebelum dikurangi (As + 5 hingga As + 3) sebelum analisis. Ini dicapai dengan menambahkan larutan pereduksi yang mengandung 5% (b / v) KI dan 5% (b / v) asam askorbat. Volume yang sesuai standar atau sampel (hingga 10 mL) ditempatkan dalam 50 mL tabung autosampler polypropylene. Untuk ini, 1 mL reduksi larutan dan 5 mL HCl pekat ditambahkan. Itu sampel atau standar yang dirawat ditetapkan untuk berdiri di kamar suhu selama 30-60 menit sebelum analisis. Tabung itu dibawa ke tanda 50 mL dengan air deionisasi dan sampel siap dijalankan. Faktor pengenceran akhir untuk SRM adalah 10.
Selenium – Sampel dan standar untuk analisis selenium sebelum dikurangi (Se6 + ke Se4 +) sebelum analisis dengan pengenceran 1: 1 dengan HCl pekat diikuti dengan pemanasan pada 90 ˚C selama 30 menit. Solusi Se disiapkan menggunakan Sistem Pencernaan Blok PerkinElmer SPB 50-24 (Bagian No. N9308019) dengan pengontrol Sentuh SBP (Bagian No. N9308007). Blok grafit dilapisi PTFE untuk menahan agresif serangan korosif yang biasa terjadi saat pra-pengurangan Se solusi untuk analisis hidrida. Mengikuti pra-reduksi, tidak ada risiko oksidasi kembali (Se4 + ke Se6 +). Karena itu, solusi diencerkan dengan volume yang sesuai dan konsentrasi untuk analisis. Faktor pengenceran akhir untuk SRM adalah 10.
Merkuri – Tidak ada persiapan sampel yang digunakan untuk merkuri analisis
Hasil dan Diskusi
Kinerja Sistem
Sistem melakukan spesifikasi seperti dijelaskan dalam kondisi yang Disarankan dan Informasi Umum untuk Aliran Analisis Merkuri / Hidrida Injeksi menggunakan PerkinElmer FIAS 100/400 catatan teknis dan di WinLab32 ™ untuk AA kondisi yang direkomendasikan perangkat lunak. Batas sensitivitas dan deteksi sistem ditetapkan untuk masing-masing elemen dan informasi disajikan dalam Tabel 2 dan 3 (Halaman 4), masing-masing. Metode deteksi batas (MDL) ditentukan dari 10 analisis (3 ulangan masingmasing) dari solusi kosong yang diambil melalui prosedur persiapan yang diuraikan di atas (Tabel 3, Gambar 3 – Halaman 4).
Batas deteksi metode yang diperoleh cukup memenuhi tingkat kontaminan maksimum (MCL) EPA AS untuk air minum.1 Batas deteksi arsenik dan selenium adalah cukup untuk memenuhi batas terendah CCME Kanada. Merkuri yang diperoleh MDL sudah cukup untuk analisis tanah sesuai peraturan Kanada.2 Namun, baik FIMS (aliran sistem merkuri injeksi) atau loop sampel yang lebih besar direkomendasikan untuk memenuhi pedoman merkuri CCME untuk perlindungan kehidupan laut.
Sampel air Dua NIST® SRM dan sumber standar kedua merkuri digunakan untuk menetapkan akurasi dan presisi metode. Keakuratan dan ketepatan ditentukan untuk sampel validasi untuk semua elemen sangat baik (Tabel 4). Sampel SRM diencerkan 10x sebelum analisis.
Kesimpulan
Sampel pretreatment dan analisis yang akurat dan dapat diandalkan prosedur penentuan arsenik, selenium dan merkuri di perairan menggunakan FIAS-AAS dijelaskan. Hidrida generasi banyak digunakan dalam penentuan level rendah unsur-unsur yang garamnya mudah membentuk hidrida dengan natrium borohidrida. Keuntungan dari generasi hidrida adalah itu memberikan langkah konsentrasi dan analit diangkut ke alat penyemprot jauh lebih efisien dibandingkan dengan solusi sistem nebulisasi. Transportasi yang ditingkatkan ini efisiensi, dikombinasikan dengan alat penyemprot tabung kuarsa dipanaskan, menghasilkan peningkatan besar dalam sensitivitas terhadap nyala api (juga sebagai tungku) atomisasi dan berharga untuk level yang sangat rendah penentuan. Hasil yang disajikan di sini menunjukkan bahwa PinAAcle 900T spektrometer ditambah dengan injeksi aliran FIAS 400 sistem dapat memberikan data yang akurat dan tepat untuk analisis arsenik, selenium dan merkuri di perairan. Unik desain sistem PinAAcle 900T memungkinkan untuk yang sederhana instalasi dan optimalisasi pemanasan sel kuarsa mantel. Ini memungkinkan pengguna untuk beralih dengan mudah teknik api, tungku dan merkuri / hidrida. Ini aplikasi dapat digunakan pada semua model spektrometer PinAAcle dengan kit adaptor yang sesuai.
Referensi
1. U.S. EPA: http://water.epa.gov/drink/contaminants/#List
2. CCME: http://st-ts.ccme.ca/?chems=9,132,197&chapte rs=1,2,3,4
Sumber : http://www.perkinelmer.com/lab-solutions/resources/docs/APP_PinAAcleToxicMetalsinWaterbyHG-CVAA.pdf
Presented by Application Engineer PT Maja Bintang Indonesia
