bepalen-van-ijzer-en-mangaan-in-drinkwater-van

BEPALEN VAN I J Z E R EN MANGAAN I N DRINKWATER
V I A ATOMAIM ABSORPTIE SPECTROFOTOMETRIE
MET GRAFIETOVEN
door
Mw. H. K r o n e m a n
en
Chr. V i s s c h e r
1980-7 Abw
januari
L
~
1
R I J K S D I E N S T
7031
V O O R
D E I J S S E L M E E R P O L D E R S
S M E D I M G H U I S
L E L Y S T A D
Blz.
-
INHOUD
1.
SAMENVATTING
2.
INLEIDING
3.
WERKWIJZE
3.1.
IJzer
-
3 . 2 . Mangaan
4.
RESULTATEN EN DISCUSSIE
4.1.
IJzer
-
4.2.
Mangaan
5.
CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
6.
LITERATUUR
BIJLAGEN: 1 . Berekenen d e t e c t i e g r e n z e n i j z e r en mangaan
i n drinkwater bepaald v i a atomaire a b s o r p t i e
met g r a f i e t o v e n
2. Bepalen van i j z e r i n drinkwater v i a atomaire a b s o r p t i e met g r a f i e t o v e n
3. Bepalen van mangaan i n drinkwater v i a atomaire a b s o r p t i e met g r a f i e t o v e n
I.
SAMENVATTING
I n drinkwater z i j n de c o n c e n t r a t i e s aan i j z e r en mangaan soms e r g l a a g ,
r e s p e c t i e v e l i j k c i r c a 0,01 m g / l en 0,002 mg/l,
De b i j de R i j k s d i e n s t voor de IJsselmeerpolders i n gebruik z i j n d e atoomabsorptie
s p e c t r o f o t o m e t r i s c h e (A.A.S.)
methode met vlam voor de
bepaling van i j z e r en de v i s u e e l c o l o r i m e t r i s c h e bepaling van mangaan
z i j n b i j deze l a g e c o n c e n t r a t i e s n i e t nauwkeurig genoeg. Bovendien moet
b i j bovengenoemde methode voor de bepaling van i j z e r voor c o n c e n t r a t i e s
l a g e r dan 0,05 mg/l de tijdrovende concentratiemethode worden toegepast.
Nagegaan werd of deze methoden vervangen kunnen worden d0or.A.A.S. met
g r a f i e t o v e n . Hiertoe werden de i n gebruik z i j n d e methoden vergeleken
met de grafietovenmethode. Tevens werd de d e t e c t i e g r e n s bepaald voor
de g r a f i e t o v e n .
U i t de v a r i a n t i e - a n a l y s e bleek d a t b i j i j z e r i n h e t concentrati'egebied
0,05
0,45 mg/l, t u s s e n b e i d e methoden geen niveau-verschil b e s t a a t .
Ook i s e r geen s i g n i f i c a n t v e r s c h i l t u s s e n de standaardafwijking van
b e i d e methoden. De d e t e c t i e g r e n s voor de g r a f i e t o v e n bedraagt: 0,010 mg
ijzerll,
..
B i j mangaan bleek met v a r i a n t i e - a n a l y s e d a t , i n h e t concentratiegebied
0,03-0,24 mg mangaanll, de v e r s c h i l l e n t u s s e n beide methoden s i g n i f i c a n t z i j n . D i t wordt w a a r s c h i j n l i j k veroorzaakt doordat h e t menselijk
oog b i j de v i s u e e l c o l o r i m e t r i s c h e b e p a l i n g onvoldoende kleuronderscheidend vemogen h e e f t .
De standaardafwijking i s voor de c o l o r i m e t r i s c h e methode g r o t e r dan voor
de g r a f ietovenmethode, r e s p e c t i e v e l i jk 0,008 e n 0,003 mg mangaanjl. De
d e t e c t i e g r e n s voor de g r a f i e t o v e n bedraagt 0,001 mg mangaan/l.
I J z e r en mangaan kunnen i n drinkwater met de g r a f i e t o v e n worden bepaald.
-
-
-
.
'
2. INLEIDING
De bepaling van i j z e r i n drinkwater wordt b i j de R i j k s d i e n s t voor de
IJsselmeerpolders (R.1J.P.) v e r r i c h t v i a atoom-absorptie-spectrofotom e t r i e (A.A.S.) met vlam ( I ) . Wanneer met schaalexpansie wordt gemeten,
nadat een t i j d r o v e n d e concentratiemethode door middel van indampen i s
toegepast, is de d e t e c t i e g r e n s ( l a a g s t e c o n c e n t r a t i e van een component
d i e nog betrouwbaar k w a n t i t a t i e f kan worden bepaald) 0,02 mg i j z e r p e r
l i t e r . I n drinkwater komen e c h t e r ook c o n c e n t r a t i e s voor van c i r c a 0,01
mg i j z e r per l i t e r .
B i j h e t bepalen v i a A.A.S. met g r a f i e t o v e n kan de langdurige concentratiemethode v e r v a l l e n en bovendien zouden g e h a l t e n k l e i n e r dan 0,02 mg
i j z e r per l i t e r nauwkeurig kunnen worden bepaald.
Met de g r a f i e t o v e n zou een d e r g e l i j k e v e r l a g i n g van de d e t e c t i e g r e n s ook
gelden voor de bepaling van mangaan i n drinkwater. Momenteel wordt mangaan bepaald volgens een v i s u e e l . colorimet?%sche methode ( 2 ) . Hiermee
i s h e t n i e t mogelijk g e h a l t e n k l e i n e r dan 0 , 0 3 mg mangaan per l i t e r
nauwkeurig t e bepalen. De c o n c e n t r a t i e aan mangaan i n drinkwater b e d r a a g t
soms c i r c a 0,002 mgll. Bovendien moet men v e e l e r v a r i n g hebben met deze techniek en i n h e t b e z i t z i j n van een goed kleuronderscheidend vermogen, w i l de bepaling goed kunnen worden uitgevoerd.
I n d i t onderzoek werd h e t bepalen met behulp van de g r a f i e t o v e n g e t e s t
en werd een d e t e c t i e g r e n s v a s t g e s t e l d voor bepalen van i j z e r en mangaan
i n drinkwater.
Voor h e t bepalen v i a A.A.S. met vlam i s gebruik gemaakt van een ~ a r i a n Techtron apparaat (type AA-5), voor A.A.S. met grafietoven een PerkinElmer apparaat (type 420) met g r a f i e t o v e n (type HGA 7 6 ) .
3. WERKWIJZE
Voor d i t onderzoek werden monsters w a t e r g e b m i k t afkomstig van de
drinkwaterpompstations Bremerberg e n F l e d i t e , beide i n O o s t e l i j k Flevoland. Voor de b e p a l i n g van i j z e r z i j n monsters genomen'n'a f i l t r e r e n i n
h e t pompstation van zogenoemd "ruw water" ( h e t voor drinkwater ges c h i k t e water u i t d i e p e grondlagen). ~ d o de
r b e p a l i n g van mangaan z i j n
monsters voor en n'i f i l t r e r e n van ruw water genomen. B i j monstername
z i j n de monsters aangezuurd met 4 m l geconcentreerd s a l p e t e r z u u r per
l i t e r . De bepalingen z i j n i n duplo uitgevoerd;
De d e t e c t i e g r e n z e n voor i j z e r en mangaan met g r a f i e t o v e n werden met behulp van blanco-bepalingen berekend. Zie b i j lage I .
3.1.
:
,
IJzer
-
Daar drinkwater geen v a s t e d e l e n b e v a t , i s geen voorafgaande d e s t r u c t i e
toegepast. In de monsters i s r e c h t s t r e e k s i j z e r bepaald v i a A.A.S. met
g r a f i e t o v e n en vlam. B i j de r e c h t s t r e e k s e bepaling met vlam (dus zond e r concentreren) i s gemeten met schaalexpansie en bedraagt de d e t e c t i e grens 0,05 mg i j z e r p e r l i t e r .
Voor omstandigheden voor h e t meten met g r a f i e t o v e n en v l m (standaarden
0
I mg i j z e r per l i t e r ) wordt vemezen n a a r r e s p e c t i e v e l i j k b i j l a g e
2 e n t a b e l 1.
-
Opmerking
B i j beide metingen .behoefde met d+ deuterium- of w a t e r s t o f l & p geen
c o r r e c t i e t e r compensatie van de a c h t e r g r o n d s t o r i n g t e worden toegep a s t . Gebleken i s d a t we1 of geen toevoeging van 5.000 mg lanthaan per
l i t e r ( I ) aan monsters en standaarden b i j h e t meten met de vlam geen
niveau-verschil opleverde.
3.2. Mangaan
I n de monsters i s mangaan bepaald volgens de v i s u e e l c o l o r i m e t r i s c h e
methode ( 2 ) en v i a A.A.S. met g r a f i e t o v e n ( b i j l a g e 3). B i j de l a a t s t e
methode i s een deuteriumlamp-correctie toegepast, omdat t i j d e n s atomis e r e n een rookwolk o n t s t a a t (3).
De c o l o r i m e t r i s c h e methode l u i d t :
Aan 100 m l monster toevoegen 10 m l s a l p e t e r z u u r 50% en voor e l k e 35 mg
chloor per l i t e r van h e t monster 1 , s m l z i l v e r n i t r a a t 0,1 n . 1
2 minuten l a t e n koken, toevoegen I g k a l i m p e r s u l f a a t en verder koken t o t d a t h e t gevomde z i l v e r c h l o r i d e i s o p g e l o s t of u i t g e v l o k t . Vat afdekken.
Afkoelen. Aan g e l i j k volume blanco-bepaling, u i t b u r e t zoveel kaliumpennanganaat 0,01 n toevoegen t o t d a t k l e u r i n t e n s i t e i t g e l i j k i s aan d i e
van h e t monster. Verbruikte hoeveelheid kaliumpermanganaat 0,01 n a f l e Zen en h i e r u i t mangaangehalte berekenen.
Tabel I . I n s t e l l e n atoom-absorptie-spectrofotometer
AA-5 voor bepalen van i j z e r met vlam
Lampstroom (mA)
S p l e e t b r e e d t e (EJm)
Golflengte (nm)
Branderhoogte
Z
a f l e z i n g flowmeter.
6
50
248,3
6,5
,
Varian-Techtron
Acetyleen t o voer
4;
Luchttoevoer
Luchtdruk (kPa)
Schaalexpansie
*
2,75
796
137.9
5x
4. RESULTATEN EN DISCUSSIE
4.1.
IJzer
-
De r e s u l t a t e n s t a a n vermeld i n t a b e l 2. Op deze r e s u l t a t e n i s de variant i e - a n a l y s e toegepast. H i e r u i t b l i j k t d a t e r geen s i g n i f i c a n t niveauv e r s c h i l t u s s e n b e i d e methoden b e s t a a t :
F
-
0,62 < F
4,OO ( 4 , 5 )
( 1 , 6 5 ) .95
Het v e r s c h i l t u s s e n de standaardafwijkingen i s n i e t s i g n i f i c a n t :
=
2
2
F S A/S
waarin
= 2,29"
< F
(22,22) .975
= 2,37
2
S A = de v a r i a n t i e van de duplobepalingen v i a A.A.S.
g r a f i e t o v e n en
met
sZB=
met vlam.
de v a r i a n t i e van de duplobepalingen v i a A.A.S.
De d e t e c t i e g r e n s b i j de g r a f i e t o v e n i s 0 , 0 1 0 mg i j z e r per l i t e r b i j een
injectievolume van 20 ,u1.
Voor bepalen van i j z e r i n drinkwater v e r d i e n t de g r a f i e t o v e n derhalve
de voorkeur.
4.2. Mangaan
Op de r e s u l t a t e n , vermeld i n t a b e l 3 , i s de v a r i a n t i e - a n a l y s e toegep a s t . E r b l i j k t een s i g n i f i c a n t . v e r s c h i 1 t u s s e n beide methoden t e bestaan:
F
=
5,71 > F
-
(1,26)
.95
= 4,23.
Het niveau van de c o l o r i m e t r i s c h e methode l i g t l a g e r dan d a t van de
A.A.S.-methode met g r a f i e t o v e n .
De s t a n d a a r d a f w i j k i n g verkregen met de g r a f i e t o v e n i s s i g n i f i c a n t
kleiner:
2
2
F S B / S A =7,00.F
= 4,03
(9,9)
975
2
waarin
S A = v a r i a n t i e van de duplobepalingen v i a A.A.S. met
grafietoven en
sZB= v a r i a n t i e ' v a n de duplobepalingen v i a de colorimet r i s c h e methode.
Gezien de bezwaren d i e aan een v i s u e e l c o l o r i m e t r i s c h e methode kleven,
i s d i t n i e t verwonderlijk. Mangaan i n drinkwater kan derhalve b e t e r
worden bepaald v i a atomaire a b s o r p t i e - s p e c t r o f o t o m e t r i e met g r a f i e t oven. Met deze methode i s de d e t e c t i e g r e n s 0,001 mg mangaan p e r l i t e r
b i j een injectievolume van 2 0 . ~ ~ 1 .
.
Tabel 2. I J z e r i n drinkwater bepaald v i a A.A.S.
.
monster
no.
.
met g r a f i e t o v e n en vlam.
mg i j z e r per 1
mg i j z e r per 1
.
vlam
graf letoven
a
b
gem.
a
218049
0,449')
0,424
0,44
0,433
0,421
0,43
218050
0,340')
0,319
0,33
0,350
0,338
0,34
218051
0,147
0,119
0,13
0,136
0,123
0,13
218052
0,149
0,135
0,14
0,141
0,141
0,14
218053
0,117
0,095
0,Il
0,105
0,104
0,lO
218056
0,111
0,089
0,lO
0,100
0,088
0,094
2 18057
0,084
0,061
0,073
0,085
0,071
218058
0,133
0,101
0,12
0,115
0,104
0,11
218060
0,108
0,102
0,ll
0,105
0,096
0.10
218061
0,076
0,064
0,070
0,075
0,057
0,066
218062
0,091
0,072
0,082
0,080
0,078
b
gem.
vlam
graf ietoven
monster
no.
a
b
gem.
a
b
gem.
218063
0,141
0,125
0,13
0,128
0,113
0.12
218185
0,128
0,106
0,12
0,120
0,100
0,11
0,115
0,100
0,ll
218187
*gemiddeld
0,125
..
0,123
0,00866
I ) Deze monsters 2x verdund
2, Berekend volgens Booster en Van Kampen (6)
Tabel 3. Mangaan i n drinkwater en ruw w a t e r , bepaald v i a A.A.S. met
g r a f i e t o v e n en v i a de c o l o r i m e t r i s c h e kalimpermanganaat-metho de
7
.
,,
mg mangaan per l i t e r
.
.
j
.
'8
monster
no.
grafietoven
a
b
gem.
t
mg mangaan per l i t e r
I
i
I
colorimetrisch
a
b
gem.
0,230
0,090
0,220
0,080
0,033
0,230
0,066
'0,220
0,077'
0,23
0,085
0,22
0,080
0,033
0,22
'0,072
0,23
0,072
'.
..
202933
202935
203345
203346
203350
203432
203434
203491
203492
0,220
0,080
0,223
0,082
0,045
0,236
0,082
0,236
0,083.
0,220
0,090
0,216
0,084
0,043
0,238
0,084
0,234
0,081
0,22
0,085
0,22
0,083
0,044
0,24
0,083
0,24
0,082
I,
1
j
I
0,220
0,080
0,220
0,080
0,033
0,210
0,077
0,242
0,077
J
gemiddeld
s tandaardafwijking
0,144
0,0031
0,139
0,0082
5. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
B i j h e t bepalen van i j z e r i n drinkwater v e r d i e n t de A.A.S.-methode met
g r a f i e t o v e n ( b i j l a g e 2) de voorkeur boven d i e met vlam, vanwege de lag e r e d e t e c t i e g r e n s (0,010 mg i j z e r l l ) . De t e r onderzoek aangeboden mons t e r s ruw water kunnen na verdunning eveneens v i a A.A.S. met g r a f i e t oven worden bepaald, alhoewel de i j z e r g e h a l t e n i n deze monsters zich
b e t e r lenen voor r e c h t s t r e e k s e bepaling met de vlam.
B i j de bepaling van mangaan i n drinkwater en ruw water v e r d i e n t de
A.A.S.methode met g r a f i e t o v e n ( b i j l a g e 3) de voorkeur. D i t gezien de
l a g e r e d e t e c t i e g r e n s van deze methode (0,001 mg mangaanll) e n de bet e r e reproduceerbaarheid i n v e r g e l i j k i n g met de v i s u e e l c o l o r i m e t r i s c h e
methode.
6. LITERATUUR
.
.
1 . H. Kroneman. Bepaling van i j z e r ' i n drinkwater. I n t e r n Rapport R.1J.P.
1975, no. 357.
2. N.E.N. Mangaan, c o l o r i m e t r i s c h . N.E.N.
1056, 111.6, 1966.
3. F. Shaw and J.M. Ottaway. The d e t e m i n a t i o n of t r a c e amounts of
a l u m i n i m and o t h e r elements j n . i r o n and s t e e 1 b y atomicabsorption- spectrometry w i t h carbon furnace at.omisation. The
Analyst, 100 n r . 1189, 1975, p. 217.
4. E.A.W. Bolle, J.H.M. Lenoir en J.N.M. van Loon. Wiskundige S t a t i s t i e k . Kluwer, Deventer, 1974.
..
.
5. W.L. Zijp. Handleiding voor s t a t i s t i s c h t o e t s e n .
Tjeenk. Willink, Groningen, 1974.
6 . P. Booster en E.J. van Kampen. H e t verwerken van waarnemingsresult a t e n . Agon E l s e v i e r , Amsterdam, 1972, p. 22.
7. Nederlandse P r a k t i j k R i c h t l i j n (NPR) 6200.
Chemische a n a l y s e van i j z e r en s t a a l .
'Aanwijzingen b i j gebruik van noxmen voor de chemische analyse
van i j z e r en s t a a l .
-
Bijlage I
Berekenen d e t e c t i e g r e n z e n i j z e r en mangaan i n drinkwater bepaald v i a
atomaire a b s o r p t i e met g r a f i e t o v e n .
De d e t e c t i e g r e n s of e i g e n l i j k bepaalbaarheidsgrens is de l a a g s t e conc e n t r a t i e van een component d i e nog betrouwbaar k w a n t i t a t i e f kan worden
bepaald. Met een gemiddelde blanco waarde
en bijbehorende standaard afwijking (sbl) i s de d e t e c t i e g r e n s (x) t e berekenen met de formule
.
s
100
,
bl
-
= V i n % (7)
Yo1
waarin V = r e l a t i e v e standaardafwijking.
Werkwi j ze
Onder de r e s p e c t i e v e l i j k i n b i j l a g e 2 en 3 beschreven omstandigheden
voor i j z e r e n mangaan werden 10 blanco-bepalingen (4 m l HNO gec, per
3
l i t e r H 0) e n een s t a n d a a r d s e r i e g e i n j e c t e e r d .
2
Voor V werd 10% gekozen, waarna de d e t e c t i e g r e n s werd berekend met de
vereenvoudigde formule
x
=
-
+ 10 x
Sbl
U i t de meetwaarde x werd met behulp van de i j k l i j n de bijbehorende conc e n t r a t i e gevonden.
-
Resultaten
Y
E lenie~it
IJzer
Mangaan
Y .
;a1
Sb
a
b
12
3
13
3
l
X
a
b
a
3,O
1,o
3,8
1,3
42
13
Y Meetwaarden i n e x t i d c t i e s x 1000
Y
Detectiegrens
mg 11
b
51
16
a
b
0,008
0,001
0,011
0,001
gem.
0,010
0,001
Bijlage 2
Bepalen van ijzer in drinkwater via atomaire absorptie met grafietoven.
Monsters vooraf aanzuren met 4 ml HNO
gec. per liter monster.
3
Standaarden Fe
Oplossing I, BDH oplossing, 1 ml
1 mg Fe
Oplossing 11, 1 ml
10 ug Fe
10,O ml oplossing I aanvullen met H20 ged. tot 1000,O ml.
Oplossing 111, 1 ml
1 ug Fe
50,O ml oplossing I1 aanvullen met H20 ged. tot 500,O ml.
Standaardserie Fe
pg Fe per ml - 0
ug Fe per ml - 5,O
pg Fe per ml - l0,O
pg Fe per ml - 20,O
pg Fe per ml - 30,O
0
0,05
0,10
0,20
0,30
ml
ml
ml
ml
ml
opl.
opl.
opl.
opl.
opl.
I11
111
I11
I11
111
+ 0,4 ml HN03 gec.
+
idem
H20 ged.
idem
+
+
idem
idem
100,O ml
+
Van standaardserie en monsters 20 ul injecteren.
Meten zonder achtergrondcorrectie.
....~.
'
Omstandigheden A.A.S. Perkin-Elmer 420
12 mA
Lamp (Techtron)
0,2
nm
Spleetbreedte
248,3
m
Golflengte
Integratie
'
10
s
Mode
1
conc
pkht
Signaal
Recorder
1
I
.
I
Programeren grafietoven HGA 76
Miniflow
8s
Drogen 40 s bij 1 2 5 ~ ~ , ~ r a2 t e
Verassen 25 s bij 1200 Co
Atomiseren 10 s bij 2600 C
Bijlage 3
Bepalen van mangaan in drinkwater via atomaire absorptie met grafietoven.
Monsters vooraf aanzuren met 4 ml HN03 gec. per liter monster.
Standaarden Mn
Oplossing I, 1 ml 2 I mg Mn
Merck ampul
1,000 g Mn aanvullen met H20 ged. tot 1000,O ml.
Oplossing 11, 1 ml
10 Ug Mn
10,O ml oplossing I aanvullen met H20 ged. tot 1000,O ml.
0,I pg Mn
Oplossing 111, 1 ml
l0,O ml oplossing I1 aanvullen met H20 ged. tot 1000,O ml.
=
'
Standaardserie Mn
0 ml opl. I11 + 0,4 ml HN03 gec.
0 pg Mn per ml 0,005 ug Mn per ml - 5,O ml opl. 111 +
idem
0,01 ug Mn per ml -10,O ml opl. 111 +
idem
0,02 pg Mn per ml -20,O ml opl. 111 +
idem
0,03 ug Mn per ml
30,O ml opl. 111 +
idem
0,04 ug Mn per ml -40,O ml opl. I11 +
idem
I
i
-
aanvullen
met H20 ged.
tot
100,O ml
Van standaardserie en monsters 20 u1 injecteren.
Meten met achtergrondcorrectie.
Omstandigheden A.A.S. Perkin-Elmer 420
Lamp (Techtron)
14 nA
Spleetbreedte
0,2 nm
Golflengte
279.'5 nm
Integratie
I0 s
Mode
conc
Signaal
pkht
Recorder
1
.
Programeren grafietoven HGA 76
Minif low
8 s
Drogen 40 s bij 125'~
Verassen 25 s bij 1 0 0 0 ~ ~ ~
Atomiseren 10 s bij 2600 C

Download Report