Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern mit Ionenchromatographie / Massenspektrometrie

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung und Ziele der Arbeit

2. Vorgehensweise

3. Theoretischer Teil

3.1. Wasserspurenstoffe und Aufbereitungstechniken

3.1.1. Ausgewählte Spurenstoffe

3.1.1.1. Organische Spurenstoffe

3.1.1.1.1. Pestizide

3.1.1.1.2. Lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS)

3.1.1.1.3 Desinfektionsnebenprodukte

3.1.1.1.4. Komplexbildner

3.1.1.2. Anorganische Spurenstoffe

3.1.1.2.1. Arsen

3.1.1.2.2. Blei

3.1.1.2.3. Kupfer

3.1.1.2.4. Fluorid

3.1.1.3. Radioaktive Spurenstoffe

3.1.1.3.1. Uran

3.1.1.3.2. Radon

3.1.2. Techniken der Wasseraufbereitung

3.1.2.1. Flockung und Sedimentation / Filtration

3.1.2.2. Belüftung

3.1.2.3. Chlorung

3.1.2.4. Ozonung

3.2. Analytische Methoden

3.2.1. Gaschromatographie (GC)

3.2.1.1. Elektroneneinfangdetektor (ECD)

3.2.1.2. Massenspektrometer

3.2.1.2.1. Ionenquellen

3.2.1.2.2. Massentrennsystem am Beispiel des Quadrupols

3.2.2. Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)

3.2.3. Ionenchromatographie (IC)

3.2.3.1. Ionenaustauschchromatographie

3.2.3.2. Suppressorsysteme

4. Ergebnisse der Literaturrecherche

4.1. Vereinigte Staaten von Amerika (USA)

4.1.1. Kalifornien

4.1.1.1. Rohwasserressourcen

4.1.1.2. Erwartete Wasserbelastungen

4.1.1.3. Wasseraufbereitung am Beispiel Los Angeles

4.1.1.4. Gesetzliche Regelungen

4.1.1.5. Messwerte

4.1.2. Nevada

4.1.2.1. Rohwasserressourcen

4.1.2.2. Erwartete Wasserbelastungen

4.1.2.3. Wasseraufbereitung anhand der Beispiele Reno und Fallon

4.1.2.4. Gesetzliche Regelungen

4.1.2.5. Messwerte

4.1.3. Oregon

4.1.3.1. Rohwasserressourcen

4.1.3.2. Erwartete Wasserbelastungen

4.1.3.3. Wasseraufbereitung am Beispiel Medford

4.1.3.4. Gesetzliche Regelungen

4.1.3.5. Messwerte

4.2. Moskau

4.2.1. Rohwasserressourcen

4.2.2. Erwartete Wasserbelastungen

4.2.3. Wasseraufbereitung

4.2.4. Gesetzliche Regelungen

4.2.5. Messwerte

4.3. Jordanien

4.3.1. Rohwasserressourcen

4.3.2. Erwartete Wasserbelastungen

4.3.3. Wasseraufbereitung am Beispiel Amman

4.3.4. Gesetzliche Regelungen

4.3.5. Messwerte

5. Praktischer Teil

5.1. Probennahme und Nomenklatur

5.1.1. Vereinigte Staaten von Amerika

5.1.2. Moskau

5.1.3. Jordanien

5.2. Analysenmethoden

5.2.1. Probenvorbereitung

5.2.2. Methode zur neutralen Anreicherung von Pestiziden (PSM – Methode)

5.2.3. Methode zur sauren Anreicherung von Pestiziden (PCS – Methode)

5.2.4. Methode zur Bestimmung von Linearen Alkylbenzolsulfonaten (LAS – Methode )

5.2.5. Entwicklung einer Methode zur ionenchromatographischen Bestimmung von Komplexbildnern mit Ionenchromatographie / Massenspektrometrie

5.2.5.1. Vorüberlegung

5.2.5.2. Auswahl der Geräte

5.2.5.3. Aufbau und Auswahl des Eluenten

5.2.5.4. Ergebnisse und Interpretation der Auswahl des Eluenten

5.2.5.5. Grundlegende Versuche zur Trennung der Komplexbildner

5.2.5.6. Ergebnisse und Interpretation der grundlegenden Versuche

5.2.5.7. Weiterführende Versuche

5.2.5.8. Ergebnisse und Interpretation der weiterführenden Versuche

5.2.5.9. Abschließende Versuche

5.2.5.10. Ergebnisse und Interpretation der abschließenden Versuche

5.2.5.11. Eluentenverzeichnis

5.2.6. Geräteverzeichnis

5.2.7. Chemikalienverzeichnis

5.3. Ergebnisse der Wasseranalysen

5.3.1. Vereinigte Staaten von Amerika (USA)

5.3.1.1. Kalifornien

5.3.1.2. Nevada

5.3.1.3. Orgeon

5.3.2. Moskau

5.3.3. Jordanien

6. Diskussion und Ausblick

6.1. USA

6.1.1. Kalifornien

6.1.1.1. Metalle

6.1.1.2. Trihalogenmethane

6.1.1.3. Pestizide

6.1.1.4. Lineare Alkylbenzolsulfonate

6.1.2. Nevada

6.1.2.1. Metalle

6.1.2.2. Trihalogenmethane

6.1.2.3. Pestizide

6.1.3. Oregon

6.1.3.1. Metalle

6.1.3.2. Trihalogenmethane

6.1.3.3. Pestizide

6.2. Moskau

6.2.1. Metalle

6.2.2. Trihalogenmethane

6.2.3. Pestizide

6.2.4. Lineare Alkylbenzolsulfonate

6.3. Jordanien

6.3.1. Metalle

6.3.2. Trihalogenmethane

6.3.3. Radioaktive Substanzen

6.4. Ausblick

6.5. Diskussion der Methodenentwicklung

7. Zusammenfassung

8. Danksagung

9. Verzeichnisse

9.1. Literaturverzeichnis

10. Anhang

10.1. Karte von Kalifornien mit Markierung der Probennahmeorte

10.2. Karte von Nevada mit Markierung der Probennahmeorte

10.3. Karte von Oregon mit Markierung der Probennahmeorte

10.4. Stadtplan von Moskau mit Markierung der Probennahmeorte

10.5. Karte von Jordanien mit Markierung der Probennahmeorte

10.6. Probentabelle

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die Wasserqualität in den USA (Kalifornien, Nevada, Oregon), Moskau und Jordanien. Das primäre Ziel ist die Erfassung der Rohwasserressourcen, der zu erwartenden Belastungen und der resultierenden Aufbereitungsverfahren sowie die Entwicklung einer neuen ionenchromatographischen Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern.

• Analyse und Vergleich der Wasserqualität in verschiedenen internationalen Regionen
• Untersuchung von Roh- und Trinkwasser hinsichtlich chemischer Belastungen
• Evaluation von Wasseraufbereitungstechniken unter länderspezifischen Bedingungen
• Entwicklung einer Kopplungsmethode von Ionenchromatographie und Massenspektrometrie zur Detektion von Komplexbildnern
• Vergleich von gemessenen Werten mit nationalen und internationalen Grenzwerten

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung und Ziele der Arbeit: Einführung in das Forschungsprojekt EXPO sowie Definition der Zielsetzungen zur Analyse der Wasserqualität und der Methodenentwicklung.

2. Vorgehensweise: Beschreibung des methodischen Vorgehens, gegliedert in Literaturrecherche, Probennahme, Laborarbeit und Auswertung.

3. Theoretischer Teil: Detaillierte Darstellung der relevanten Wasserspurenstoffe, Aufbereitungstechniken und der wissenschaftlichen Grundlagen der Analysentechnik.

4. Ergebnisse der Literaturrecherche: Zusammenstellung der geografischen und wasserwirtschaftlichen Ausgangslagen sowie der spezifischen gesetzlichen Rahmenbedingungen in den untersuchten Ländern.

5. Praktischer Teil: Beschreibung der durchgeführten Probennahmen, der angewandten Analyseverfahren und der Entwicklung der Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern.

6. Diskussion und Ausblick: Kritische Gegenüberstellung der Messergebnisse mit Literaturwerten sowie Ableitung zukünftiger Verbesserungsmöglichkeiten.

7. Zusammenfassung: Synthese der wesentlichen Ergebnisse der Arbeit hinsichtlich der Wasserqualität und der Methodenentwicklung.

Schlüsselwörter

Wasserqualität, Rohwasser, Trinkwasser, Ionenchromatographie, Massenspektrometrie, Komplexbildner, EDTA, NTA, Pestizide, Desinfektionsnebenprodukte, Trihalogenmethane, Wasseraufbereitung, Umweltanalytik, Grenzwerte, Schwermetalle.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?

Die Arbeit befasst sich mit der Wasserqualität in den USA (Kalifornien, Nevada, Oregon), Moskau und Jordanien sowie der Entwicklung einer analytischen Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern.

Welche zentralen Themenfelder deckt die Arbeit ab?

Sie deckt die Bereiche Wasseranalytik, Aufbereitungstechnik, regulatorische Rahmenbedingungen in verschiedenen Ländern und die instrumentelle Analytik mittels GC/MS, LC/MS und IC ab.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?

Das Ziel ist die Erfassung der Rohwasserressourcen und Aufbereitungsverfahren in den genannten Gebieten sowie die Erarbeitung einer einfachen, quantitativen Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern in Realwasserproben.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?

Zur Anwendung kommen die Ionenchromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (IC/MS), Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (GC/MS) sowie Flüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometrie (LC/MS).

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Im Hauptteil werden theoretische Grundlagen zu Spurenstoffen und Aufbereitungstechniken vermittelt, Literaturrecherche-Ergebnisse für die Zielregionen vorgestellt sowie die Durchführung der eigenen Probenanalysen und die Entwicklung der IC/MS-Methode beschrieben.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?

Wasserqualität, Komplexbildner, EDTA, Ionenchromatographie, Wasseraufbereitung, Trihalogenmethane und Spurenstoffanalyse.

Warum konnte die Entwicklung der Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern nicht vollständig abgeschlossen werden?

Die Methodenentwicklung konnte aufgrund der begrenzten Bearbeitungszeit der Diplomarbeit nicht abgeschlossen werden, wobei zudem Schwierigkeiten bei der Stabilität der Säule und der Matrix-Interferenz auftraten.

Welche Herausforderung stellte sich bei der Probenahme in den untersuchten Ländern?

Aufgrund der weltpolitischen Lage zum Zeitpunkt der Arbeit (2002/2003) und erhöhter Sicherheitsvorschriften war ein direkter Kontakt zu Wasserwerken nicht möglich, weshalb die Proben an allgemein zugänglichen Orten entnommen wurden.

Welche Rolle spielen Komplexbildner wie EDTA in der Untersuchung?

Sie dienen als Beispiel für synthetische, schwer abbaubare Substanzen, die durch konventionelle Filtration nur schwer zu entfernen sind, weshalb eine spezifische Bestimmungsmethode entwickelt werden sollte.