A new photodigestion device to decompose organic matter in water

Zusammenfassung

Die Metallspurenanalyse in Wassermatrices wird sowohl in der Voltammetrie, als auch im AAS-Analysengang durch gelöste organische Stoffe (DOM, Dissolved Organic Matter), Kolloide und suspendierte Stoffe gestört, die zu einer Vorbehandlung der Probe zwingen, wenn zuverlässige Ergebnisse erzielt werden sollen [1]. Es wird ein neues Aufschlußgerät vorgestellt, basierend auf dem Photoaufschluß mit UV-Licht und Oxidationsmitteln, der nach Abtrennung der suspendierten Bestandteile durch Filtration (0,45 μm) im Filtrat DOM vollständig zu Kohlendioxid zersetzt. Das Gerät wurde als Vorstufe zu einem mikroprozessorgesteuerten voltammetrischen Analysator konzipiert¹ [2], kann jedoch auch als eigenständiges Modul eingesetzt werden, was eine Adaption an andere automatische Analysensysteme erleichtert. Das Aufschlußgerät ist vollkommen geschlossen und somit kontaminationsgeschützt. Die Halbwertszeit von 5 min für den DOM-Abbau ist sehr klein, in der Praxis genügen selbst für aufbereitete Abwässer von Kläranlagen Bestrahlungszeiten von 30 min. Aufgrund der schnellen DOM-Zersetzung ist mit einem gekoppelten Photoaufschluß-Voltammetrie-Analysensystem eine quasikontinuierliche Schwermetallanalyse in Proben aus natürlichen Gewässern und in Abwässern möglich. Da sich die Gerätekombination in Laborfahrzeugen [3] unterbringen läßt, ist auch eine Online-Analyse in Gewässern oder Kläranlagen vor Ort möglich. Die Funktionstüchtigkeit des gesamten Analysensystems wurde durch ein einwöchiges konstantes „Schwermetallmonitoring“ in vier Kläranlagen demonstriert.

Summary

In voltammetric analysis as well as in AAS analysis trace metal determination in water matrices is disturbed by dissolved organic matter (DOM), colloids and suspended matter. This fact requires as digestion step after separation of suspended matter by filtration (0.45 μm) a DOM destruction in the filtrate, if results are to be reliable [1]. The new digestion system described here is based upon the photodigestion by UV-irradiation and oxidization with chemicals, which decomposes the DOM totally to carbon dioxide. The device is developed as a first-step module coupled to a microprocessor controlled voltammetric analyzer² [2]. It can be used, howwever, as well independently and is easily adaptable to other automatic analysis systems. The digestion system is completely closed to minimize contamination risks, a self cleaning procedure is programmed. The half-life period for the DOM destruction of 5 min is rather small, in practice irradiation times of 30 min are usual, even if there is a high DOM concentration as for example in municipal waste waters. As the DOM destruction is so fast a combined photodigestion voltammetric analyzing system results in continuous trace metal analysis in DOM containing waters. The combination of the devices can be placed in mobile laboratories [3] so that an exact on-line analysis in natural waters or waste water purification plants is also possible without problems of sampling bottles and sample transport and storage. As a performance test the coupled systems worked under laboratory conditions in a continuous trace metal monitoring campaign in four different sewage treatment plants. During this time the robust device worked without any problems and delivered correct results.