Juin 2007 - n°122
Analyse des eaux de consommation par ICP-OES avec un plasma à visée axiale
Par SPECTRO Analytical Instruments,
Allemagne
L’analyse multi élémentaire de l’eau est une des
applications majeures en ICP-OES. Le rapport démontre que le nouveau
SPECTRO ARCOS a les capacités analytiques requises en termes de sensibilité,
répétabilité et précision pour réaliser
les analyses de métaux et d’éléments traces dans
les eaux de consommation. Les paramètres de l’instrument et la
sélection de ligne sont décrites. Des taux de recouvrement excellents
ont été constatés pour le matériau standard de
référence NIST SRM 1640.
1. Introduction
L’eau propre est essentielle à la vie. Malheureusement, depuis
l’évolution industrielle, les cours d’eaux et les eaux
côtières ont été pollués. Ceci peut avoir
une incidence sur la santé humaine. Depuis quelques décennies,
des progrès significatifs dans le traitement des eaux usées
et des eaux industrielles ont été accomplis, entraînant
une baisse des niveaux des polluants et une amélioration notable de
la qualité de l’eau. Pour protéger la santé humaine
des effets de contamination de l’eau par sa consommation, la World Health
Organization (WHO) a défini des standards minimum dans son “Guidelines
for drinking water quality” [1]. Pour les pays de l’Union Européenne,
la “Directive 98/83/EC sur la qualité de l’eau pour la
consommation humaine” [2] a été approuvée par le
Conseil Européen pour définir des standards de qualité.
Aux USA, la qualité de l’eau de consommation est définie
a travers la “Safe Drinking Water Act” [3] et les “National
Primary Drinking Water Regulations” [4] qui fixent les niveaux maximum
des contaminants [5]. Grâce à sa capacité de détermination
multi élémentaire, son grand domaine de mesure dynamique et
sa sensibilité, la spectrométrie d’émission optique
plasma (ICP-OES) est utilisée pour l’analyse des eaux de consommation.
L’application est décrite dans différentes procédures
standards ICP-OES comme la méthode US-EPA 200.7 [6] ou l’ISO
11885 [7]. Dans ce rapport, l’analyse des eaux de consommation par le
SPECTRO ARCOS est décrite. Le rapport inclus la sélection des
lignes, les limites de détection et une étude sur la répétabilité
et la précision.
2. Expérimentation
2.1 Instrumentation
Toutes les mesures ont été réalisées sur
le spectromètre d’émission optique SPECTRO ARCOS avec
un plasma à visée axiale. Le SPECTRO ARCOS possède un
spectromètre Paschen-Runge, qui utilise la technique de l’Alignement
Circulaire Rowland (ORCA). L’optique est constituée de deux sections
creuses en forme de coquille, avec un volume minimum optimisé et 32
détecteurs CCD linéaires. Les longueurs d’onde entre 130
et 770 nm peuvent être simultanément analysées, autorisant
ainsi la capture complète du spectre en 2 s. Grâce aux capacités
uniques de retraitement du système, une nouvelle mesure n’est
pas nécessaire, même si des éléments additionnels
ou d’autres lignes sont à déterminer à une date
ultérieure.
L’optique est hermétiquement scellée et remplie d’argon,
continuellement nettoyée à travers un filtre qui absorbe l’oxygène,
les vapeurs d’eaux et autre impureté. La haute transmission optique
dans le bas UV (VUV) est ainsi possible, autorisant la détermination
des non métaux, mais aussi l’utilisation de lignes sensibles
et libres d’interférence dans cette région.
Avec l’utilisation du brevet SPECTRO “Intelligent Calibration
Logic (ICAL)” qui normalise l’échelle des longueurs d’onde,
l’état du système optique est automatiquement surveillé.
Un oscillateur ICP à refroidissement par air basé sur un système
free-running 27.12 MHz est installé et assure une excellente stabilité
de la puissance même au cours d’un changement rapide d’échantillons.
Tous les paramètres ICP importants sont contrôlés par
le logiciel vous permettant une sélection aisée des conditions
opératoires optimum. Pour l’introduction des échantillons,
un nébuliseur Lichte Modifié avec une chambre cyclonique a été
utilisé.
2.2 Standards de calibration
Pour la calibration, des solutions commerciales ont été
employées. Le QC de la méthode a été fait en utilisant
un matériau standard de référence NIST 1640 “Eléments
Traces dans Eaux Naturelles”. Toutes les solutions ont été
acidifiées avec 1% HNO3, qualité Supra Pure.
Tableau 2: Valeurs des standards de calibration
3. Résultats et Discussion
Le tableau 3 montre les longueurs d’onde sélectionnées
et leurs limites de détections (LOD). Les LOD ont été
calculées selon l’équation [8] : LOD = 3 RSDb
c/SBR
Où:
RSDb - Déviation standard relative de 10 répliquas
du blanc
c - concentration du standard
SBR - ratio signal sur bruit
Précision
La précision et la répétabilité de la
méthode ont été étudiées en analysant le
matériau standard de référence SRM 1640 (Eléments
Traces dans les Eaux Naturelles).
4. Conclusions
Le SPECTRO ARCOS avec un plasma à visée axiale offre une méthode
simple, rapide, précise, répétable et à faible
coût pour l’analyse des eaux de consommation. Les taux de recouvrement
ont été déterminés sur le NIST SRM 1640. Avec
un passeur d’échantillons, le SPECTRO ARCOS peut être complètement
automatisé pour l’analyse des eaux. Indépendamment du
nombre de lignes et d’éléments, une analyse (incluant
3 répliquas, un pré rinçage et un rinçage méthode)
peut être réalisée en moins de 3 minutes.
5. Références
[1] World Health Organization 1998, Guidelines for drinking water
quality, Second Edition
[2] Council Directive 98/83/EC of 3rd November 1998 on the quality of water
for human consumption
[3] Safe Drinking Water Act, 42 USC Sec. 300f
[4] 40 CFR 141 National Primary Drinking Water Regulations
[5] EPA 816-F-03-016 - List of Contaminants and their Maximum Contaminant
Levels (MCL)
[6] Method 200.7 Determination of metals and trace elements in water and wastes
by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy Rev. 4.4
[7] ISO 11885 (1998)
[8] P. W. J. M. Boumans, Spectrochim. Acta 46B, 431 (1991)