Analisi dei metalli in traccia con elettrodi allo stato solido - Parte 2

10 ago 2020

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Questo articolo è Parte 2 di una serie.

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Nella seconda parte della nostra serie su metallo pesante analisi con elettrodi allo stato solido, l'attenzione si concentra sull'elettrodo scTRACE Gold. Gli elettrodi d'oro sono stati utilizzati nell'elettrochimica per decenni. Tuttavia, scTRACE Gold ha un design molto speciale. Sviluppato originariamente per migliorare la determinazione voltammetrica di arsenico, l'elettrodo si è dimostrato idoneo anche per la determinazione di una serie di altri elementi, come ad es rame, ferro, condurre, e anche il cromo tossico (VI).

Figure 1. Vista ravvicinata dell'elettrodo di lavoro in microfilo d'oro su scTRACE Gold.

Come funziona?

L'elettrodo di lavoro è un microfilo d'oro (Figura 1), che è più sottile di un capello umano. Questa forma speciale di elettrodo comporta un tempo di preparazione iniziale molto breve. Diverso dagli altri elettrodi d'oro, lo scTRACE Gold è pronto per l'uso in pochi minuti.

Figure 2. Vista ravvicinata dell'elettrodo di riferimento e ausiliario sul lato posteriore di scTRACE Gold.

Un altro vantaggio di questo elettrodo è che viene fornito con il riferimento e l'elettrodo ausiliario stampato sul retro del sensore (figura 2). Ciò non solo consente di risparmiare sui costi di due elettrodi aggiuntivi richiesti in un sistema voltammetrico,ma rende anche obsoleta la manutenzione dell'elettrodo di riferimento.

Applicazioni

L'alto livello di sensibilità e una configurazione semplice rendono la voltammetria uno strumento prezioso nell'analisi dell'acqua potabile.

La disponibilità di acqua potabile pulita è una delle principali preoccupazioni del 21°secolo. Oltre alle contaminazioni microbiologiche, come batteri e virus, la presenza di metalli pesanti nell'acqua potabile può rappresentare un rischio per la salute. Il primo passo per fornire acqua pulita è identificare i contaminanti, poiché non sono visibili concentrazioni pericolose per la salute di metalli pesanti. Per molti metalli pesanti, i valori limite nell'acqua potabile sono specificati da autorità come l'Agenzia per la protezione ambientale (EPA) degli Stati Uniti o la Commissione europea. I laboratori per la qualità dell'acqua utilizzano spesso l'ICP (plasma ad accoppiamento induttivo) per monitorare le concentrazioni di metalli nell'acqua potabile.

La voltammetria è una delle poche tecniche di analisi che offre una sensibilità comparabile. Richiedendo solo un'infrastruttura di base e bassi costi di gestione, la voltammetria è una valida alternativa per monitorare alcuni elementi chiave. Nelle sezioni seguenti vengono mostrati alcuni esempi di applicazione selezionati che dimostrano le capacità dell'elettrodo scTrace Gold nell'analisi dell'acqua.

Arsenico nell'acqua potabile

L'arsenico ha acquisito una certa notorietà a livello mondiale quando sono stati costruiti pozzi d'acqua in Bangladesh per evitare malattie causate da contaminazioni microbiologiche nelle acque superficiali. Piuttosto che soffrire di colera o epatite, le persone erano invece affette da avvelenamento cronico da arsenico.

Sarebbe alquanto sconsiderato credere che l'arsenico sia un problema solo nei paesi meno sviluppati. In realtà, l'arsenico può essere trovato quasi ovunque nella crosta terrestre. Anche se,come già sapeva Paracelso, "la concentrazione fa il veleno».

Pertanto, la domanda cruciale è quanto di questo arsenico trovi la sua strada nella falda freatica. L'OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità) raccomanda una concentrazione di 10 µg/L di arsenico come il livello massimo nell'acqua destinata al consumo umano. Questa cifra è anche il limite legale in molti paesi.

La determinazione voltammetrica del valore limite di 10 µg/L mostra un recupero di circa il 92% (n = 10 determinazioni) con una deviazione standard relativa del 6,5%. Con un limite di rilevamento di 1 µg/L, che è un decimo del limite legale, la voltammetria che utilizza l'elettrodo scTRACE Gold offre un modo affidabile ed economico per monitorare il contenuto di arsenico nell'acqua potabile.

Per maggiori informazioni, scarica la nostra Application Note gratuita.

Arsenico totale nell'acqua minerale – Determinazione semplice mediante voltammetria su un elettrodo a microfilo in oro

L'elettrodo scTRACE Gold può essere utilizzato con l'884 Professional VA così come con il 946 Portable VA Analyzer. L'884 Professional VA è progettato per l'uso in laboratorio. Il sistema è estremamente flessibile e può essere adattato alle esigenze dell'utente. La configurazione modulare consente inoltre una successiva estensione dello strumento da manuale a completamente automatizzato.

Come suggerisce il nome, il 946 Portable VA Analyzer è destinato all'uso mobile. Consente la determinazione in loco, direttamente alla fonte del campione.

Ulteriori informazioni sull'analisi VA portatile qui:

Analisi mobile dei metalli pesanti: 946 Portable VA Analyzer

Rame nelle acque superficiali

In circostanze normali, il rame nell'acqua potabile non è un problema. I limiti legali sono relativamente alti, l'OMS raccomanda una concentrazione massima di 2 mg/l. Un esempio dal campo illustra dove la determinazione del rame nell'acqua può comunque essere consigliabile.

La produzione di bevande alcoliche distillate (es. gin, whisky, brandy, grappa) prevede la distillazione singola o multipla della materia prima, che avviene in alambicchi di rame. La pulizia dell'apparato di rame e il drenaggio dell'acqua di risciacquo in un fiume possono contaminare l'ambiente con il rame.

Sebbene i limiti normativi negli effluenti siano generalmente superiori a quelli nell'acqua potabile, i limiti di rame possono comunque essere superati se l'acqua non viene trattata adeguatamente prima dello scarico. Poiché l'inquinamento da questa pulizia non è un processo continuo ma si verifica solo periodicamente, è difficile da rilevare e ancor più difficile da confermare, soprattutto in zone meno accessibili.

In questo caso, la voltammetria mobile che utilizza scTRACE Gold con 946 Portable VA Analyzer può dare un prezioso contributo alla protezione dell'ambiente grazie alla determinazione affidabile di basse concentrazioni di rame.

Per una concentrazione di 5 µg/L, il recupero medio di 10 determinazioni è di circa il 107%, con una deviazione standard relativa del 2%. Le concentrazioni fino a 0,5 µg/L di rame nell'acqua possono essere determinate direttamente nel punto di campionamento. Ciò consente un ricampionamento immediato in caso di risultati sospetti e può inoltre aiutare a localizzare la fonte dell'inquinamento. In questo modo, aumentano le possibilità di identificare la fonte e ritenere responsabile l'entità responsabile.

Scopri di più su questo tipo di analisi nella nostra Application Note gratuita di seguito.

Rame nell'acqua potabile – Determinazione semplice mediante voltammetria con un elettrodo a microfilo in oro

Ferro nell'acqua

Secondo l'OMS, il ferro non rappresenta un problema per la salute nei livelli che si trovano tipicamente nell'acqua potabile. Al contrario, è un elemento essenziale per l'alimentazione umana. Tuttavia, molti paesi specificano un livello massimo di contaminante compreso tra 200 µg/L e 300 µg/L.

Il motivo è semplicemente che concentrazioni più elevate hanno un effetto negativo sul sapore dell'acqua e macchiano il bucato e gli elettrodomestici.

Con un limite di rilevamento di 10 µg/L, la determinazione voltammetrica del ferro offre un metodo semplice per monitorare la concentrazione di ferro nella rete idrica. Il recupero di una determinazione voltammetrica di 20 µg/L Fe è nell'intervallo del 91% (n = 10 determinazioni) con una deviazione standard relativa dell'1%.

Scarica la nostra Application Note gratuita di seguito per saperne di più.

Ferro nell'acqua potabile – Determinazione semplice mediante voltammetria con un elettrodo a microfilo in oro (metodo DHN)

Altre puntate di questa serie

Questo articolo del blog è stato dedicato al tema dell'elettrodo scTRACE Gold e come può essere utilizzato per la determinazione degli ioni di metalli pesanti nell'acqua potabile e nell'ambiente. Altre puntate sono dedicate all'analisi dei metalli in tracce con questi elettrodi a stato solido: