Characterization of metal/humic acid systems by Capillary Electrophoresis

Abstract

Het rapport beschrijft de karakterisering van metaal/humuszuur sytemen met Capillaire Elektroforese (CE). Eerst zijn de experimentele condities geoptimaliseerd. Met een humuszuur-oplossing is de geschiktheid van draag-elektroliet-oplossingen voor pH-traject van 4 tot 9 onderzocht. Ook is de invloed van de pH, de zoutconcentratie, de humuszuurconcentratie en de opgelegde potentiaal op elektroferogrammen van koper/humuszuur systemen onderzocht. Vervolgens zijn de effecten van de concentraties van diverse metaalionen zoals die van koper, calcium, ijzer, aluminium en cadmium op het elektroferogram van humuszuur bestudeerd. Op basis van de resultaten van bovengenoemde experimenten is een aantal elektroferogrammen van oppervlaktewatermonsters afkomstig van verschillende Europese rivieren geinterpreteerd. Uit het onderzoek is gebleken dat draag-elektrolieten op basis van azijnzuur geschikt zijn voor metingen bij pH 4 en 6, en een boorzuur elektroliet geschikt is voor metingen bij pH 8. Elektroferogrammen van koper/humuszuur sytemen vertonen bij hogere pH-waarden meer details dan bij lagere. Verhoging van de zoutconcentratie met 25 mmol/l natriumnitraat veroorzaakt een toename van de migratietijd en een vermindering van het aantal pieken in de elektroferogrammen van koper/humuszuur systeem. De humuszuurconcentratie in het onderzochte gebied van 0.6 to 11.2 mmol/l C heeft geen grote invloed op de migratietijd, en blijkt een lineair verband te vertonen met het piekoppervlak. Addities van meerwaardige metaalionen hebben een of meer extra pieken tot gevolg. Oppervlaktewatermonsters met relatief hoge DOC- en lage calciumgehalten tonen elektroferogrammen die afgeleid kunnen worden geacht van die voor metaal/humuszuur systemen. De resultaten geven een beeld over de toepasbaarheid van CE voor dit type speciatie-onderzoek.

Metal-humic acid systems have been characterised applying Capillary Electrophoresis (CE). Appropriate experimental conditions with respect to carrier electrolyte, pH range, salt concentration, humic acid concentration and the applied potential, have been optimised. The influence of multivalent metal ions like copper, calcium, iron, aluminum en cadmium on the electropherogram of humic acid has been examined. As a result of the examinations, a selection of electropherograms of river samples has been interpreted. Applying pH 6, and an acetic acid based carrier electrolyte, the electropherograms of the metal/humic acid systems appear to be well developed. The humic acid concentration and peak area appear to be linearly related. Additions of heavy metals such as Cu2+, Fe3+ and Al3+ provoke extra peaks. The performance of the humic acid electropherograms is strongly correlated with the metal/humic acid concentration ratio. River samples 'high' in DOC and 'low' in Ca2+ concentrations show electropherograms comparable to the basic form shown by metal/humic acid systems. The results demonstrate the potential of CE for the characterization of humics in aquatic systems in relation to the binding of metal ions.