Introduction of a Search System for Contaminants in Tap Water

Význam tématu

Identifikace cizorodých materiálů v pitné vodě je klíčová pro zachování kvality a bezpečnosti zásobování vodou. Organické i anorganické nečistoty mohou pocházet z opotřebovaných těsnění, kovových částí či minerálních usazenin. Kombinované využití FTIR a EDX analýzy přináší komplexní pohled na složení těchto materiálů a umožňuje rychlou a přesnou identifikaci, která je nepostradatelná pro provozovatele vodovodních sítí i pro smluvní laboratoře.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo představit systém pro vyhledávání a identifikaci organických a anorganických kontaminantů v pitné vodě založený na dvou databázích: infračervených spekter (FTIR) a EDX profilů. Studie demonstruje postupy analýzy pomocí dvou modelových vzorků (kontaminant A a B) a hodnotí účinnost databázového vyhledávání při ověřování shody pomocí různých analytických technik.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu organických vzorků se využívá FTIR spektroskopie s ATR příslušenstvím, pro anorganické materiály je primární metodou EDX fluorescence.

• FTIR analýza: přístroj IRAffinity-1 s MIRacle10 Ge ATR (diamant), rozlišení 4 cm⁻¹, 40 akumulací, apodizace Happ-Genzel, detektor DLATGS.
• EDX analýza: spektrometr EDX-800HS, Rh rentgenka, filtr #1 pro Cl, napětí 15 kV (C–Sc) a 50 kV (Ti–U), proud automatický, vakuová atmosféra, průměr vzorku 1 mm, měřicí doba 100–300 s, mrtvá doba max. 25 %.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza kontaminantu A (černá laku neplastická částice) identifikovala FTIR spektrum jako styren-butadienový kaučuk (SBS) s přísadami CaCO₃ a Mg-silikátu. EDX potvrdila přítomnost Ca, Si a Mg, čímž byla kompletně podložena struktura „discharge pipe packing“. Kontaminant B (žlutožlutý prášek s kovovým leskem) vyhodnotila EDX jako oxid-hydroxid železitý (Fe(OH)₃) a FTIR spektrum potvrdilo podobnost s typickým „iron rust“. Kombinace technik tak přinesla jak kvalitativní, tak kvantitativní informace.

Přínosy a praktické využití metody

Kombinovaný workflow FTIR–EDX umožňuje rychlou, spolehlivou identifikaci skutečných kontaminantů i komponent používaných v údržbových dílech vodovodů. Díky databázím reálných vzorků s údaji o složení, doplňcích a morfologii je možné přesně rozlišit různé materiály i při podobném základním složení. Metoda vyžaduje minimální množství vzorku (~1 mm) a nachází uplatnění v laboratořích QA/QC, v environmentálních a potravinářských analýzách, ale i v petrochemii.

Budoucí trendy a možnosti využití

V budoucnu lze systém rozšiřovat o další moduly spektroskopických a chromatografických dat, integrovat umělou inteligenci pro automatizaci vyhledávání a využívat cloudové platformy pro sdílení a rozšiřování databází. Dále je perspektivní zavedení mobilních FTIR/EDX jednotek pro přímé terénní analýzy a vývoj nanomateriálových profilů pro detekci stopových i biologických kontaminantů.

Závěr

Navržený systém pro vyhledávání kontaminantů v pitné vodě založený na kombinaci FTIR a EDX analýzy prokázal vysokou účinnost a spolehlivost při identifikaci organických i anorganických materiálů. Díky databázím reálných vzorků a doplňkových aditiv usnadňuje přesné určení původu a složení kontaminantů a zkracuje dobu analýzy.

Reference

• Shimadzu Application Note No. A452, First Edition: Mar. 2013