Mise au point et évaluation de performances d’une méthode de dosage de dix anions par

chromatographie ionique

Laboratoire d’Étude et de Recherche en Environnement et Santé

Intégré à l’ENSP Analyse de divers paramètres de qualité des :

EauxEffluentsBoues et sédiments

Accrédité COFRAC depuis septembre 2000 en ISO 17025

LA CHROMATOGRAPHIE IONIQUE

Technique de séparation des composés d’un mélange

Appartient à la famille des Chromatographies liquides d’adsorption

Principe : Séparation par rapport

aux différences d’affinité des ions et de la phase mobile pour la phase stationnaire

Phase stationnaire : résine porteuse de groupements chargés

Les composés de charge opposé aux groupements s’y fixent par des interactions électrostatiques

Respect de l’électroneutralité de l’éluant :

Les ions éliminés sont remplacés par autant d’ions de même charge provenant de la phase stationnaire

Élution en mode isocratique (préparation manuelle) :

Inconvénients :

Éléments fortement et faiblement retenus dans une même analyse est difficile à éluer

Risque de pollutions lors de la préparation

Gradient d’élution (génération automatique):

Remède à ces problèmes par l’installation d’un générateur automatique d’éluant :

Augmentation répétabilité, reproductibilité, linéarité, sensibilité…

Facilité d’utilisation

Description de l’appareillage

Le générateur automatique d’éluant (EGC II KOH)

•Rôle : Préparation d’éluant très pur en ligne

•Principe : Réduction de l’eau à la cathode2H2O + 2 e- = 2OH- + H2 Migration de K+ dans le connecteur échangeur d’ionK+ + OH- = KOH

Concentration : Proportionnelle

courant appliqué Inversement

proportionnelle au débit d’eau

CR-ATC Colonne de piégeage régénérée en continue

Rôle : Éliminer les impuretés

anioniques de l’eau déionisée

Principe : Anions retenus par résine et

traversent la membrane OH- régénèrent en continu la

résine

H3O+ se combinent avec les anions

Le suppresseur (électrolytique)

Rôle : Diminuer la

conductivité de l’éluant

Augmenter la conductivité de l’analyte

Augmenter le rapport signal sur bruit

Circulation à contre-courant de l’éluant / régénérant

Les flux sont séparés par une membrane échangeuse de cation

Électrolyse de l’eau aux électrodes

•Principe :

Le CRD (Carbonate Removal Device)

Rôle : Diminuer le pic des

carbonates présents dans l’échantillon

Principe : Naturellement l’équilibre

suivant existe : H2CO3 = H2O + CO2

CO2 traverse la membrane perméable

Déplacement de l’équilibre vers la droite

Optimisation de la méthode

Présentation de l’analyse

Méthode actuelles des 10 anions :

Mode isocratique Différentes colonnes et phases mobiles selon le

groupe d’anions à analyser NO2-, NO3- et PO43- dosés au flux

Méthode à mettre en place : Les 10 anions dans la même analyse avec un

gradient d’élution Critères à respecter pour optimiser la méthode:

résolution >1.3 Durée acquisition courte LQ similaires à celles déjà appliquées Domaine linéarité le plus grand possible

Paramètres à modifier

Concentrations initiale et finale Temps de départ Durée rampe Capacité de la boucle d’injection

Préparation des essais Les solutions utilisées :

Étalon de plus faible concentration de la gamme

Étalon de plus forte concentration de la gamme

Ordre d’élution :

F- <ClO2-<BrO3

-<Cl-<NO2-<ClO3

-<Br-<NO3-<SO4

2-

<PO43-

Réglage des paramètres

Boucle d’injection : Différents essais : 25, 100, 200, 300 µL 25 et 100µL : mauvaise quantification des faibles

concentrations 300µL : saturation et mauvaise résolution pour les

fortes concentrations 200µL : OK!

Gradient :

Point de départ : exemple de DIONEX

10 – 25 minutes avec 10 – 45 mM KOH

Plusieurs possibilités : Différents gradients en fonction des groupes

d’anions à analyser Un seul gradient pour tous les anions

gradient résolution Tempsd’acquisition

(min)To (min) Tf (min) Co (mM) Cf (mM) ClO2-/BrO3

- Br-/NO3-

0 20 2 35 1.60 1.44 25.63

0 20 2 45 1.28 0.74 21.15

0 15 10 45 1.34 1.41 16.39

0 15 5 45 1.22 0.69 16.98

5 25 2 35 Non résolus Non résolus >25

5 25 2 45 1.31 0.73 25.88

6 21 10 45 1.60 1.48 23.98

8 23 10 45 1.61 1.52 24.77

8 23 5 45 1.34 0.72 24.90

8 28 2 45 1.34 0.71 28.82

10 25 10 45 1.57 1.54 26.51

10 30 2 45 1.34 0.70 30.63

15 30 20 45 1.48 1.73 26.76

Chromatogramme

Conditions chromatographiques Débit : 1.00 mL/min Boucle d’injection : 200µL Précolonne :

Ionpac AG19 4*50 mm Colonne analytique : Ionpac AS19

4*250 mm

Groupe fonctionnel : alkanol ammonium quaternaire

Détecteur : conductimétrique Gradient d’élution : 6-21 minutes

10-45mM de KOH

Évaluation de performances

Norme XP T 90-210

« Protocole d’évaluation d’une méthode alternative d’analyse physico-chimique quantitative par rapport à une méthode de référence »

4 plans d’expériences : Type A : linéarité + limite de quantification Type B : spécificité Type C : répétabilité + justesse Type D : reproductibilité interne (en option)

Méthode étudiée = méthode normalisée

Selon le COFRAC plan type A uniquement

APPLICATION

10 gammes d’étalonnage préparées indépendamment Normalité :

vérifier la concordance des résultats

test de Shapiro W>0,781 Linéarité :

5 gammes analysées

variance due erreur modèle <variance due erreur expérimentale

Vérification par test Fisher

Limite de quantification

Il existe 3 méthodes : Issue de l’étude de la linéarité Issue de l’étude du blanc de matrice Par vérification d’une limite choisie :

Une concentration choisie

10 prises d’essais identiques

Dans des conditions de répétabilité

Vérification de la normalité, justesse et fidélité par calculs statistiques

Répétabilité

10 gammes analysées

Coefficient de variance CV < 20%

Résultats

CONCLUSION

Les critères sont bien respectésLa méthode est validée

Merci pour votre attention!