Analisi di campioni particolarmente sporchi e matrici difficili

Quando si parla di campioni sporchi o matrici difficili e aggressive, lo spettrofotometro ad assorbimento atomico contrAA 800 di Analytik Jena è considerato un valido strumento per le esigenze di laboratori di controllo processo, ricerca e controllo qualità. Oltre ad essere robusto e semplice da utilizzare, lo spettrofotometro AAS è estremamente versatile, in quanto può determinare con elevata sensibilità la maggior parte dei metalli in differenti matrici.

Analisi dei parametri ambientali

Una tematica importante in tema di analisi dei campioni sono i controlli effettuati dalle aziende per i parametri ambientali di interesse (acque reflue, fanghi di depurazione, emissioni in atmosfera). Rispetto alla tecnica classica in assorbimento atomico, la maggior versatilità e risoluzione dei sistemi ContrAA 800 permettono di estendere l’utilizzo di tale strumentazione anche per le matrici ambientali.

Negli impianti di trattamento delle acque reflue è necessario eseguire controlli provenienti da diversi punti dell’impianto. Tipicamente si eseguono analisi agli ingressi, alle uscite e all’interno in punti che possono risultare critici. Tra gli analiti ricercati sono presenti numerosi metalli come cadmio, rame, nichel, piombo, zinco e cromo.

Oltre alle acque reflue un’altra categoria di campioni analizzati molto frequentemente sono i fanghi di depurazione. La concentrazione di metalli pesanti in questa tipologia di campioni è importante per definire se il fango può essere utilizzato come fertilizzante in agricoltura, o se deve essere sottoposto a trattamento specifico, oltre che per la sua caratterizzazione per un corretto smaltimento.

Il metodo di analisi

La fase di digestione

Visto l’elevato contenuto di composti organici presenti sia nelle acqua di scarico che in un fango di depurazione, i campioni vengono sottoposti anzitutto a una fase di digestione, cioè ad una disgregazione della parte organica di un materiale.
Una soluzione ideale in questo senso è il mineralizzatore a microonde Ethos Easy (con rotore da 24 posti), dotato di unica sorgente luminosa che permette di analizzare tutti gli elementi in modo semplice e veloce.

Utilizzando il sistema con reattori a media pressione Ethos Easy si possono trattare fino a 24 campioni contemporaneamente in meno di 40 minuti, ottimizzando sia costi che tempi analitici. Le condizioni operative sono funzione del metodo di interesse, solitamente la miscela più comune per queste matrici è Acido Nitrico e Perossido di Idrogeno. Nel caso della digestione di queste matrici è possibile alloggiare in ogni singolo vessel fino a 45ml di campione con 5ml di Acido Nitrico concentrato. I campioni vengono poi sottoposti ad un ciclo analitico che prevede una prima fase di riscaldamento di 15 minuti per raggiungere i 180°C seguita da una isoterma di 10 minuti.

Assorbimento atomico e ICP OES

Lo spettrofotometro in Alta Risoluzione con Sorgente Continua è spesso definito come un “ibrido” tra tecnica AAS e ICP OES. Della tecnica tradizionale in Assorbimento Atomico conserva il concetto di robustezza e semplicità di utilizzo, sia per atomizzazione in fiamma che in fornetto. Dall’ICP OES invece assimila il tipo di banco ottico e l’approccio analitico, andando ad analizzare tutti i metalli in sequenza per singolo campione e non più tutti i campioni in sequenza per singolo metallo.

contrAA 800 di Analytik Jena è dotato di una sorgente ad emissione continua nell’intervallo spettrale 190 – 900 nm, accoppiata ad un banco ottico ad elevata risoluzione, capace di mostrare esattamente lo spettro di ogni singola lettura e non solo l’intensità del segnale. In questo modo tutte le lunghezze d’onda sono sempre disponibili per l’analisi di tutti i metalli di interesse, con una risoluzione finale di 0,002 nm misurata a 200 nm.

Per l’analisi di acque di scarico e dei fanghi di depurazione è stato associato un campionatore con diluizione integrata per una migliore flessibilità analitica.

Le analisi effettuate riguardano metalli diffusi e rilevanti dal punto di vista ambientale e sanitario. Cadmio, Rame, Nichel, Piombo, Zinco e Cromo sono elementi diffusi in molti prodotti e utilizzati in molti processi industriali, la determinazione di tracce di questi metalli pesanti in matrici ambientali rappresenta una sfida rilevante.

Interferenze spettrali

Nelle figure da 7 a 12 sono riportati gli spettri di alcuni analiti durante la determinazione. In alcuni casi è stato necessario aggiungere alcune linee analitiche per evitare interferenze spettrali con il ferro. Tutti gli spettri, inoltre, sono stati corretti automaticamente con la modalità di correzione dello sfondo iterativa (IBC). Per il nichel e lo zinco è stata necessaria un’ulteriore correzione spettrale applicando il metodo di correzione dello sfondo (LSBC) per eliminare le interferenze spettrali causate dall’acido nitrico.

I metalli analizzati sono stati tutti calibrati nel range di interesse analitico relativo al D.Lgs 152 2006: in particolare in tabella 1 vengono riportati i limiti legislativi per scarico in acque superficiali (in quanto più restrittivi) e il range di calibrazione utilizzato. Per quanto riguarda i fanghi di depurazione i limiti richiesti sono tutti superiori a quelli riportati nella tabella.

Parametro	Limite acque superficiali (mg/l)	LOQ	Range di calibrazione (mg/l)
Cadmio	0.02	0.0005	0.025 – 0.2
Rame	0.1	0.005	0.05 – 0.4
Nichel	2	0.005	0.1 – 0.8
Piombo	0.2	0.025	0.25 – 2.0
Zinco	0.5	0.005	0.025 – 0.2
Cromo	2	0.020	0.2 – 0.8

I campioni analizzati di acque di scarico e di fanghi di depurazione mostravano le stesse concentrazioni ottenute con altre tecniche analitiche a riprova della stabilità del metodo. Con questo metodo le matrici indicate possono essere analizzate in modo semplice ed affidabile.