Worldwide China

Spritzenvorsatzfilter in der Probenvorbereitung

Trinkwasser mit ICP-MS auf Schwermetalle analysieren

| Autor / Redakteur: Klaus Schöne* / Marc Platthaus

(Bild: Sartorius)

Extrem empfindliche Analysengeräte, die Substanzen bis in den Femtogramm-Bereich bestimmen können, gehören in vielen Laboratorien mittlerweile zum Standard. Welchen entscheidenden Einfluss aber der richtige Spritzenvorsatzfilter für die Trinkwasseranalytik hat, beschreibt dieser Beitrag.

Trinkwasser ist ein unverzichtbares Lebensmittel, dessen Reinheit die Grundvoraussetzung für eine gesunde Ernährung ist. Einzelne im Wasser vorliegende Stoffe können abhängig von ihrer Konzentration giftig wirken und zum Teil sogar irreversibel die Gesundheit schädigen. Eine Reihe von Schwermetallen entfaltet bereits schon bei sehr geringen Konzentrationen eine toxische Wirkung. Über die Nahrung aufgenommen, kann beispielsweise das Schwermetall Blei, bei Kindern ab einem Blutbleigehalt von 100 µg/L zu neurophysiologischen Veränderungen, wie persistierende Intelligenzdefizite, motorischen und psychischen Problemen, führen [1]. Gesetzgeber und Gesundheitsorganisationen, wie die WHO [2], haben daher Empfehlungen und Grenzwerte für die Belastung von Trinkwasser mit Metallen vorgegeben. Für Europa ist hier die Richtlinie 98/83/EG [3] und für Deutschland die Trinkwasserverordnung 2001 [4] von Bedeutung.

Regelmäßige Kontrolle des Trinkwassers erforderlich

Für die Überwachung der festgelegten Werte wird Wasser für die Trinkwasseraufbereitung regelmäßig analysiert. Ein grundlegender Schritt in der Trinkwasseranalytik ist die Probenvorbereitung, bei der ungelöste Bestandteile aus der Probe mittels Filtration durch einen 0,45-µm-Filter entfernt werden [5]. Zu diesem Zweck werden Spritzenvorsatzfilter eingesetzt. Um Ergebnisse nicht zu verfälschen, dürfen diese keine für die Trinkwasseranalyse relevanten Mengen von Metallionen an die zu testende Probe abgeben. Anschließend werden die Elemente mittels ICP-AES oder durch die empfindlichere ICP-MS quantitativ bestimmt. Das beprobte Trinkwasser gilt für den Verzehr als unbedenklich, wenn die Messwerte unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte liegen.

Anhand der vorliegenden Analyseergebnisse soll gezeigt werden, dass die getesteten Minisart-Spritzenvorsatzfilter einen sehr hohen Reinheitsgrad besitzen und die extrahierten Metallionen unter der Nachweisgrenze bzw. deutlich unter den in den Regularien festgesetzten Grenzwerten liegen und somit für die Analyse von Trinkwasser eingesetzt werden können. Als Methode zur Metallionen-Analyse wurde in dieser Arbeit die ICP-MS-Technologie ausgewählt. Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) ist eine hoch anspruchsvolle Multi-Element-Analysentechnik, die in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie im Umweltschutz verstärkt zur Analytik von Spurenelementen zum Einsatz kommt. Diese Technologie ist in der Lage, Analysen bis in den sub-ppt-Nachweisgrenzen-Bereich (parts per trillion = Teilchen pro Billion bzw. µg/L) durchzuführen.

Wie funktioniert die ICP-MS-Technologie?

Die ICP-Technologie basiert auf den Prinzipien der Atom-Emissionsspektroskopie. Im Hochtemperatur Argon-Plasma zerfallen die Elemente der zu untersuchenden Proben in positiv geladene Ionen und werden – basierend auf ihren Masse-­Ladungsverhältnissen – beim anschließenden Durchgang durch das Massenspektrometer detektiert. Im Prinzip besteht die ICP-MS aus den folgenden Schritten: Probenvorbereitung und -einleitung, Aerosol-Erzeugung, Ionisation durch die Argon-Plasma-Quelle, Massenunterscheidung, und Identifizierung durch das Detektionssystem, inkl. Datenauswertung (in Anlehnung an Worley und Kvech [6]). Die Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung der Abläufe des ICP-MS-Prozesses.

Spritzenvorsatzfilter für die Probenvorbereitung

Die in der Studie eingesetzten Minisart-Spritzenvorsatzfilter sind Filtrationseinheiten zum Einmalgebrauch, bei denen eine mikroporöse Filtermembran zwischen zwei Gehäuseteilen aus hochreinem Kunststoff thermisch und ohne Zusatz von Klebstoffen versiegelt wird. Für die Metallanalyse von Trinkwasser können Filtermembranen aus unterschiedlichen Materialen, wie Polyethersulfon (PES), Zelluloseacetat (CA) und regenerierter Zellulose (RC) eingesetzt werden. In den gängigen internationalen Standards ist eine Porenweite von 0,45 µm empfohlen und dient zur Abtrennung ungelöster Feststoffe [5, 7]. Untersucht wurden neben PES und CA mit einer Porenweite von 0,45 µm auch das Filtermaterial RC (Porenweite 0,2 µm). Als Gehäusematerial wird entweder Polypropylen oder eine acrylbasierte Multipolymermischung verwendet. Während der Produktion, entsprechend DIN EN ISO 9001, werden alle Einheiten automatisch auf Integrität und anschließend von der Qualitätssicherung jedes hergestellte Lot u.a. auf Druckhalteeigenschaften und Durchflussleistung getestet.

Inhalt des Artikels:

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 44304762 / Wasser- & Umweltanalytik)