Development of a novel DGT binding layer for simultaneous measurements of anions and cations

DGT (Diffusionsgradienten in Dünnschichten) ist eine relativ neue Technik, die 1994 von Davison und Zhang eingeführt (entwickelt) wurde und wegen ihrer Einfachheit und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten weit verbreitet ist. Sie basiert auf der quantitativen Diffusion gelöster Stoffe durch eine dünne Schicht eines Hydrogels. Ionen, die durch diese dünne Schicht diffundieren, werden rasch an ein Ionentauscherharz adsorbiert. Das Harz wird mit einer Diffusionsgelschicht bedeckt und durch einen Membranfilter vom Außenmedium getrennt. Das am häufigsten verwendete Gel zur Kationenbindung ist Chelex-100. Ziel dieser Arbeit war, ein DGT-Gel zu entwickeln, das sowohl Kationen als auch Anionen binden kann. Dazu wurden anionenadsorbierende Mineralien (Pulver von Anatas, Rutil und Lanthanhydroxid) mit Chelex-100 gemischt und die Anionensorptionseigenschaften sowohl der reinen Zusatzstoffe als auch der Mischungen untersucht. Alle reinen Mineralien hatten sehr gute Anionensorptionseigenschaften, bei Lanthan-Chelex-Komplexen und Rutil-Chelex-Mischungen nahm die Anionensorption deutlich ab. Nur Anatas und Lanthanhydroxid zeigten auch in der Mischung mit Chelex-100 sehr gute Anionenadsorption.Diffusive Gradients in Thin films (DGT) is a relatively recent technique that was introduced by Davison and Zhang in 1994. The DGT technique is widely used because of its simplicity and wide applicability. It is based on the quantitative diffusive transport of solutes through a thin layer of hydrogel. Ions that pass through the diffusive layer are rapidly immobilised on an ion resin. A layer of resin gel is covered by a layer of diffusive gel separated from the outer medium by a membrane filter. Chelex-100 is the most used as ion exchange resin in DGT for cation binding whereas iron oxides have been employed for anionic species such as phosphate or arsenate. The objective of this work was to develop a DGT resin-gel that is able to bind cations and anions in a single assay. The first strategy was to develop a novel DGT gel by modifying Chelex-100 resin. Anion-sorbing mineral powders (anatase, rutile and lanthanumhydroxide) were also tested. DGT gels with these minerals were made and investigated for their anion sorption characteristics. All resins used in our experiments showed high affinity to adsorb anionic analytes when used as pure resins. Incorporation of La-loaded chelex as well as of rutile in DGT gels reduced their resins' sorption capability for anions. Anatase and lanthanumhydroxide, however, showed high affinities for anion sorption as both, pure powders as well as after incorporation in DGT gels.Undrakh-Od BaatarMit dt. ZsfassungWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2011(VLID)112761