Dissolved Gas Determination Using the D-19 ASTM Method
Aplikace | | EST AnalyticalInstrumentace
Stanovení rozpuštěných plynů ve vodě má zásadní význam pro hodnocení kvality vodních zdrojů v oblastech s intenzivním hydraulickým štěpením hornin. Při frackingu může docházet k úniku průmyslových plynů do okolních podzemních i povrchových vod, což vyžaduje spolehlivou, reprodukovatelnou a standardizovanou analytickou metodu pro kvantifikaci metanu, ethanu, ethylénu a propanu.
Článek představuje aplikaci metodiky ASTM Committee D-19 pro stanovení rozpuštěných plynů v souladu s navrhovaným formálním standardem. Cílem byla validace postupu, který odstraňuje nutnost složitých výpočtů podle Henryho zákona tím, že kalibrace probíhá v roztoku nasyceném příslušným plynem. Současně byl testován plně automatizovaný odběrový systém LGX50 pro zajištění integrity vzorku a reprodukovatelnosti výsledků.
Postup kombinuje statickou headspace techniku a plynovou chromatografii s FID detektorem. Klíčové kroky:
Sestavené kalibrační křivky pro všechny čtyři plyny vykázaly lineárnost s koeficientem R² ≥ 0,997. Metodydetekční limity (MDL) se pohybovaly mezi 1,08 a 2,68 µg/L, přičemž determinace schopnosti (DOC) ukázala procentuální obnovy na úrovni 89–97 % a relativní směrodatné odchylky (RSD) pod 8 %. Přidání surrogátu ve 20 slepých vzorcích prokázalo průměrnou obnovu 100 % s přesností lepší než 6 % RSD.
Metoda zaručuje:
Očekávané směry dalšího rozvoje:
Aplikace ASTM D-19 prostřednictvím automatizovaného systému LGX50 a Agilent 7890 GC/FID prokázala robustnost, vysokou přesnost a reprodukovatelnost stanovení rozpuštěných plynů ve vodě. Odstranění výpočtů podle Henryho zákona, dosahování lineárních kalibračních křivek a splnění požadavků metody umožňuje spolehlivé monitorování environmentálních i průmyslových vodních vzorků.
GC, HeadSpace
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceEST Analytical, Agilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Stanovení rozpuštěných plynů ve vodě má zásadní význam pro hodnocení kvality vodních zdrojů v oblastech s intenzivním hydraulickým štěpením hornin. Při frackingu může docházet k úniku průmyslových plynů do okolních podzemních i povrchových vod, což vyžaduje spolehlivou, reprodukovatelnou a standardizovanou analytickou metodu pro kvantifikaci metanu, ethanu, ethylénu a propanu.
Cíle a přehled studie / článku
Článek představuje aplikaci metodiky ASTM Committee D-19 pro stanovení rozpuštěných plynů v souladu s navrhovaným formálním standardem. Cílem byla validace postupu, který odstraňuje nutnost složitých výpočtů podle Henryho zákona tím, že kalibrace probíhá v roztoku nasyceném příslušným plynem. Současně byl testován plně automatizovaný odběrový systém LGX50 pro zajištění integrity vzorku a reprodukovatelnosti výsledků.
Použitá metodika a instrumentace
Postup kombinuje statickou headspace techniku a plynovou chromatografii s FID detektorem. Klíčové kroky:
- Příprava nasycených roztoků plynů (metan, ethylén, ethán, propan) při 20 °C a následná sériová ředění pro pětibodovou kalibrační křivku.
- Automatizovaný odběr vzorku headspace pomocí LGX50 Autosampleru (vzorek 20 ml, 60 °C, ekvilibrace 10 min., smíchání).
- Injekce 1 ml headspace smyčky na GC kolonu Restek Q-bond 30 m x 0,53 mm x 20 µm.
- Separační podmínky Agilent 7890 GC/FID: split 20:1, pece program 45 °C (1 min) → 16 °C/min → 180 °C (1,06 min), He nosný plyn, doba běhu 10,5 min.
- Automatizovaná přídavná injekce surrogátu (deuterovaný methyl tert-butyl eter 500 ppm) pro kontrolu přesnosti a obnovy.
Hlavní výsledky a diskuse
Sestavené kalibrační křivky pro všechny čtyři plyny vykázaly lineárnost s koeficientem R² ≥ 0,997. Metodydetekční limity (MDL) se pohybovaly mezi 1,08 a 2,68 µg/L, přičemž determinace schopnosti (DOC) ukázala procentuální obnovy na úrovni 89–97 % a relativní směrodatné odchylky (RSD) pod 8 %. Přidání surrogátu ve 20 slepých vzorcích prokázalo průměrnou obnovu 100 % s přesností lepší než 6 % RSD.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda zaručuje:
- Eliminaci komplikovaných přepočtů podle Henryho konstanty díky kalibraci provedené v roztoku.
- Vyšší integritu a opakovatelnost vzorku díky plné automatizaci LGX50 bez otevírání lahviček.
- Rychlou analýzu čtyř klíčových plynů během jedné chromatografické běhu (~10,5 min.) vhodnou pro rutinní laboratoře, QA/QC i environmentální monitoring.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry dalšího rozvoje:
- Rozšíření metody na další rozpuštěné plyny a těkavé organické sloučeniny.
- Implementace on-line headspace analytických modulů pro nepřetržité monitorování kvality vody.
- Miniaturizace a integrace do přenosných přístrojů pro rapidní terénní měření.
- Validace postupu v dalších matricích (zemní plyn, upravené odpadní vody) a adaptace parametrů na nové environmentální výzvy.
Závěr
Aplikace ASTM D-19 prostřednictvím automatizovaného systému LGX50 a Agilent 7890 GC/FID prokázala robustnost, vysokou přesnost a reprodukovatelnost stanovení rozpuštěných plynů ve vodě. Odstranění výpočtů podle Henryho zákona, dosahování lineárních kalibračních křivek a splnění požadavků metody umožňuje spolehlivé monitorování environmentálních i průmyslových vodních vzorků.
Reference
- ASTM Committee D-19 Standard Practice for Determination of Dissolved Gases in Water.
- RSK-175 Standard Operating Procedure pro stanovení rozpuštěných plynů.
- EPA 40 CFR Part 136, Appendix B – Metod detection limits and demonstration of capability procedures.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
New ASTM Method Dissolved Gas Sampling Technique Comparison
|EST Analytical|Aplikace
New ASTM Method Dissolved Gas Sampling Technique Comparison Application Note Environmental Author Abstract Anne Jurek Applications Chemist EST Analytical Cincinnati, OH The American Society for Testing and Materials (ASTM) Method D8028 is a headspace method to determine dissolved gases in…
Klíčová slova
saturated, saturatedsolution, solutionsealed, sealedrinse, rinsesample, sampleloop, looppoured, pouredtemperature, temperaturerec'ry, rec'ryfill, fillequilibration, equilibrationsyringe, syringecurve, curvetime, timeastm
Automated Determination of Dissolved Gases in Water
|EST Analytical|Aplikace
Automated Determination of Dissolved Gases in Water Anne Jurek Abstract: Tapping the natural gas reservoirs throughout the United States has long been a viable solution for energy independence; however until recently getting to these gas reservoirs was very difficult. Now,…
Klíčová slova
saturated, saturatedsolution, solutionethane, ethanemethane, methanesample, sampleethylene, ethylenecurve, curveloop, loopgas, gasvial, vialfill, fillreservoirs, reservoirstemperature, temperaturerinse, rinseheadspace
Automated Determination of Dissolved Gases in Water By Headspace Calibration of Mixed Gases 
|EST Analytical|Aplikace
Automated Determination of Dissolved Gases in Water By Headspace Calibration of Mixed Gases Anne Jurek Abstract: Due to the expansion of natural gas drilling through horizontal fracturing, there has been increased interest in the RSK-175 Standard Operating Procedure (SOP) for…
Klíčová slova
headspace, headspacehenry, henryrinse, rinseequilibration, equilibrationtemperature, temperatureloop, loopgas, gasdissolved, dissolvedsample, samplecah, cahfill, fillethane, ethanegases, gasessyringe, syringetime
Automated Determination of Dissolved Gases in Water By Headspace Calibration of Mixed Gases
|Agilent Technologies|Aplikace
JSB is an authorised partner of Automated Determination of Dissolved Gases in Water By Headspace Calibration of Mixed Gases Anne Jurek Abstract: Due to the expansion of natural gas…
Klíčová slova
headspace, headspacehenry, henryequilibration, equilibrationrinse, rinsetemperature, temperatureloop, loopgas, gasdissolved, dissolvedsample, samplecah, cahfill, fillethane, ethanegases, gasessyringe, syringetime