W E R K D O C U M E N T BEPALEN VAN ZILVER IN OPPERVLAKTE- EN AFVALWATER VIA ATOMAIRE ABSORPTIESPECTROFOTOMETRIE MET GRAFIETOVEN EN VLAM door I.H. Selles 1980-354 Abw december M I N I S T E R I E V A N V E R K E E R E N W A T E R S T A A T R I J K S D I E N S T 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 N G H U I S - L E L Y S T A D INHOUD SAMENVATTING INLEIDING APPARATUUR EN REAGENTIA RECOVERY-EXPERIMENTEN MET BEHULP VAN AAS MET GRAFIETOVEN Recovery van zilver, bepaald zonder en met deuteriumlampcorrectie en de dithizon in ethylpropionaatextractie als referentiemethode Recovery van zilver, bepaald zonder en met deuteriumlampcorrectie en de TOPO-MIBK extractie als referentiemethode BEPALEN VAN ZILVER IN WATER VIA AAS MET GRAFIETOVEN NA DESTRUCTIE MET SALPETERZUUR EN MET SALPETERZUUR-ZWAVELZUUR-WATERSTOFPEROXYDE INVLOED VAN DIVERSE ELEMENTEN OP DE ABSORPTIE VAN ZILVER BIJ BEPALEN VIA AAS MET GRAFIETOVEN Invloed van chroom, koper, kwik, lood, ijzer en zink op de absorptie van zilver Invloed van natriumchloride op de absorptie van zilver Invloed van calciunr en magnesiumchloride op de absorptie van zilver Invloed van calcium- en magnesiumnitraat op de absorptie van zilver ZILVER IN WATERMONSTERS BEPAALD VIA AAS MET GRAlIETOVEN EN VLAM, N A DESTRUCTIE MET SALPETERZUUR-ZWAVELZUUR-WATERSTOFPEROXYDE 8. AANBEVELINGEN 9. LITERATUUR Bijlage Figuren 1. SAMENVATTING Het onderzoek werd grotendeels afgestemd op het bepalen van zilver (> I ~g/l)via 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 grafietoven. Er werd begonnen met het bepalen van de recovery van zilver in met 'zilver verrijkt, gefiltreerd water. Deze bleek gekiddeld 107%. Omdat in E6n der filtraten ken'correctie werd gevonden na meten met de deuteriumlamp ter compensatie van de achtergrondstoring, werd besloten om bij het verdere onderzoek deze lamp,in te schakelen. Pogingen om met behulp van extra~tielconcentratiemethoden ( dithizon in ethylpropionaat en tri-n-octylphosphiheoxyde in methyl-iso-butylketon) de juistheid van deze correctie.te bevestigen, mislukten omdat met beide methoden geen volledige extractie van zilver uit de monsters werd verkregen. Voor het bepalen van het totaal-gehalte aan zilver in water, dient te warden gedestrueerd om eventueel aan vaste stof gebonden zilver in oplossing te brengen. Na destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde waren de zilvergehalten significant hoger dan na destruct i e met salpeterzuur. Dit gold voornamelijk voor monsters met veel vaste stof, hetgeen'wijstop een betere destructie met salpeterzuurzwavelzuur-waterstofperoxyde dan met salpeterzuur alleen. Met behulp van standaarden werdde invloed van chroom, koper, kwik, lood, ijzer, zink, natrium, calcium en magnesium nagegaan op de absorptie vanzilver tijdens bepalen met de grafietoven. Wanneer tot respectievelijk 200 ug chroom, 5000 pg koper, 2000 pg lood, 100 mg ijzer en 10 mg zink per liter werd toegevoegd, bleef de absorptie binnen het .,maximaaltoelaatbaar verschil van 10%. De absorptie van zilver nam toe naarmate meer kwik werd toegevoegd. Dit bleek echter van tijdelijke' aard omdat het kwik geleidelijk uit de oplossingen verdween. Daar het water vooraf wordt gedestrueerd zal eventueel aanwezig kwik daardoor reeds zijn verdwenen en dus geen probleem meer vormen. Na het toevoegen van natrium (als chloride), calcium en magnesium (als chloriden of nitraten) in concentraties die tot twee 2 drie maal hoger waren dan de concentraties die in her onderzochte water werden bepaald, bleef het verschil in absorptie binnen 10%. Er werd naar gestreefd om na eenzelfde destructiemethode de zilvergehalten in de monsters met grafietoven (> 1 - < 600 pgll) of vlam (> 600 pgll) te bepalen. Zilvergehalten bepaald volgens beide methoden bleken helaas significant te verschillen. De met vlam bepaalde gehalten lagen gemiddeld 3% hoger. Het niveauverschil bleek inherent aan de verschillen in de meetmethoden en werd daarom geaccepteerd. 2. INLEIDING :: . Metalen kunnen in oppervlaktewater een ernstige vom'van vervuiling veroorzaken. Daarom wordt door de Rijksdienst voor de IJsselmeerpolders te Lelystad het oppervlaktewater in de Flevopolders' gecontroleerd op een aantal metalen. Tevens wordt controle uitgeoefend op door de industrie geloosd afvalwater. EEn'van de te bepalen metalen is zilver. , Voor het bepalen van het totaal-gehalte aan zilver inoppervlakte- en afvalwater moest in het laboratorium van de R.1J.P. een methode worden ontworpen. Daar in oppervlaktewater lage concentraties 'aan zilver moeten'worden gedetecteerd, is het gebruik van atomaire absorptiespectrofotometrie (AAS) met grafietoven gewenst. Veel zilver bevattend afvalwater, bij voorbeeld afkomstig van de foto-industrie, leent zich daarentegen beter voor de minder gevoelige rechtstreekse bepalingvia AAS met~vlam. . . ., .. , .. .. . i . ,! , , I . , .,, . , . . ..,. * .. , , , Metbehulp van de grafietoven werden eerst recovery-experimenten uitgevoerd in met zilver verrijkt water. Hierbij werd ook nagegaan of de deuteriumlamp moest worden ingeschakeld ter correctie van de achtergrondstoring. Als referentiemethoden werden de extractie/concentratiemethoden met dithizon i n ethylpropionaat (I) en tri-n-octylphosphineoxyde in methyl-iso- ,butylketon (2) gebruikt. Daar vooral afval veel vaste stof kan bevatten, werd vervolgens onderzocht met welke destructiernethode de beste,resultaten worden.verkregen. Met behulp van standaarden werd de invloed van diverse elemenFen, zoals chroom, koper, kwik, lood, ijzer, zink, natrium, calcium en magnesium op de absorptie van zilver tijdens het bepalen met de grafietoven nagegaan. Tot slot werd nagegaan of na eenzelfde voorbehaideling van het water zonder bezwaar zowel met grafietoven als vlam (> 50 pg zilver/l, zonder expansie) kan worden gemeten. 3. APPARATUUR EN REAGENTIA ' Voor het bepalen via AAS met vlam werd gebruik gemaakt van een VarianTechtron apparaat (type AA-5), voor AAS met grafietoven een PerkinElmer apparaat (type 420) met grafietoven (type HGA 76). In de tabellen I en 2 zijn de omstandigheden vermeld'waaronder via AAS met vlam respectievelijk grafietoven werd gemeten. De temperatuurinstelling van de grafietoven staat per hoofdstuk vermeld. Een nieuwe grafietbuis werd voor gebruik uitgegloeid door de grafiet'oven 10 minuten bij 130° C, 10 minuten bij 500' C, 10 minuten bij 12000 'C en 10 s' bij maximumtemperatuur in te stellen. Bij gebruik van een nieuwe grafietbuis blijft enig zilver achter in .de micro-p'orien, waardoor de absorptie te laag is (3). Daarom werd onder de per hoofdstuk voorgeschreven omstandigheden een aangezuurde oplossing met 60 ug zilver/l zolang geinjecteerd tot de buis "verzadigd" was en een constante aflezing werd bereikt. - . . Om het glaswerk zilver-vrij te maken werd het voor gebruik gespoeld met salpeterzuur ( I : I en vervolgens met gedemineraliseerd water. Deze manier van reinigen wordtook toegepastbij de gevoeligespectrofotometrische bepaling met dithizon (4). De reagentia waren .van "pro analyse" kwaliteit, tenzij anders vermeld. De voorraadrstandaardoplossing (11000mg zilver/l in salpeterzuur.I .mol/l, B.D:H.) werd bewaard in een bruine glazen fles en was meer dan G&n jaar houdbaar. ., Tab'el 1. Instellen Varian-Techtron voor het bepalen van zilver via AAS met vlam Lampstroom (d) 3 Spleetbreedte (urn) 100 Golflengte (nm) 328,l Branderhoogte 7 7,6 . . Luchttoevoer Acetyleentoevoer 295 137,9 Luchtdruk .Af lezing flowmeter * * * , . Tabel 2. Instellen Perkin-Elmer voor het bepalen van zilver via AAS met grafietoven A 8 . ' Lampstroom Spleetbreedte Golflengte . ?Modeu-schakelaar I I Signalv'-schakelaar Integratietijd . Injectie Inert gas-.. (d) (nm) (nm) (s) (~1) - -- -. -. -. -. 12 097 328,l concentratie pkht (piekhoogte) 10 20 argon .' * . ,. 4. RECOVERY-EXPERIMENTEN MET BEHULP VAN AAS MET GW'IETOVEN '1 . . . .,. .. ..,,.. :i , ,'I,,., , j . . ., ,. t .. . . , , . .:; ., , ' . Hiervoor werd met zilver verrijkt, gefiltreerd (vouwfilter S en S, 602 'eh 4, 0 24 cm) water gebruikt, zodat de gehalten zonder voorafgaande destructie konden worden bepaald. 4: I. Recovery van zilver, bepaald zondir 'en met deuteriumlampcorrectie en de dithizon in ethylpropionaat extractie als referentiemethode .. . Bij het inschakelen van de deut&riumlamp wordt een eventuele achtbrgrondstoring automatisch gecorrigeerd.' Als referentiemethode voor de na correctie gevonden zilvergehalten, werd de extractiemethode met dithizon in ethylpropionaat uitgevoerd. Bij deze methode wordt het zilver van de matrix gescheiden, zodat geen achtergrondstoring meer op- . treedt. De concentratie/extractiemethode was reeds met behulp van standaarden op bruikbaarheid getest via AAS met vlam, evenals de methode met ammoniumpyrrolidine dithiocarbamaat (APDC) in methyl-iso-butilketon (MIBK) (5). Met laatstgenoemde methode kon het zilver niet reproduceerbaar uit de standaardoplossingen worden geExtraheerd. . , 4.1.1. lJ$gJwijz$ Aan gefiltreerd effluent van een rioolwate~zuiveringsinstallatiewerd 0; I ; 2,5; 5; I0 of.20.pg zilverll toegevoegd.en met salpeterzuur'tot 0,01 mol/l aangezuurd (eenzelfde s a l p e t e r z u u r c o n c e n c r a t i e wordt ook in de handleiding van Perk'in-Elmer voorgeschreven voor het testen van stanHierin is in enkelvoud zilver bepaald via AAS met daardoplossingen). ~. . . . grafietoven, zowel rechtstreeks als na extractie. Rechtstreeks zonder en met deuteriumlampcorrectie Gemeten ten opzichte van standaarden (0 - 40 pg zilver/l) in salpeterzuur 0,01 mol/l. Met behulp van een standaardoplossing werden eerst de optimale omstandigheden voor de grafietoven vastgesteld.,Deze waren: 30 s drogen bij 130° C (rate,2) 20 s'verassen bij 500° C (rate 0) 10 s atomiseren bij 2500° C (8 s miniflow) Na extractie/concentratie met dithizon in ethylpropionaat 100 of 50 ml (aangevuld met filtraat van effluent tot 100 ml) gepipetteerd in bekerglas 250 ml. 10 ml bufferoplossing (dieamoniumtartraat l m o l l ) toegevoegd. Op pH 6 + 0,5 gebracht met ammonia en wijnsteenzuur. Overgebracht in scheitrechter 250 ml en 10 ml dithizon O,l% in ethylpropionaat toegevoegd. E6n minuut geschud. Na het scheiden van de fasen, de waterfase afgevoerd en de ethylpropionaatfase opgevangen in een met glazen stop afsluitbaar vat. Gemeten ten opzichte van standaarden (0-6 pg zilverll), die op dezelfde wijze werden behandeld. Met behulp van een standaard werden vooraf de optimale,omstandigheden voor de grafietoven vastgesteld. Deze zijn gelijk aan die bepaald voor waterige extracten. Om opkruipen van de organische vloeistof in de grafietbuis te voorkomen, werd tijdens de droogperiode geynjecteerd (6). De resultaten staan in tabel 3. Bij de rechtstreekse bepaling, gemeten zonder en met deuteriumlampcorrectie is de recovery goed (gemiddeld respectievelijk 109en 107%). In het filtraat daalt het zilvergehalte van 2,6 naar 0,9 pgll, wannee'r m e t d e u t e r i u m l a m p c o r r e c t i e wordt gemeten. De gehalten bepaald na correctie konden'echter niet worden gecontroleerd met behulp van de extractie/concentratiemethode, omdat deze gezien de slechte recovery (gem. 24%) niet betrouwbaarblijkt voor het bepalen van zilver in water. Pogingen ter verbetering van de dithizonethylpropionaatmet'hode, zoals het op dezelfde wijze aanzuren van standaarden en monsters en het verdubbelen van de dithizonconcentratie, hadden geen succes. Bij herhaalde extractie van de waterfase met dithizon O,l% i n ethylpropionaat kon het'ontbrekende zilver niet worden aangetoond, Daarom is in het volgend onderzoek getracht om met behulp van een andere concentratie/extractiemethode de juistheid van de gehalten, bepaald met deuteriumlamp, te bevestigen. Tabel 3. Zilver bepaald via AAS met grafietoven in een met zilver verrijkt, gefiltreerd effluent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie, rechtstreeks zonder (I) en met (11) deuteriumlampcorrectie en na extractie met dithizon in ethylpropionaat(I11) --- - .. ......................................................... I toege- . 11 .... ......................... ' -. bepaald recovery . bepaald recovery voegd kill.......................................................................... 1 0 1 2,6 3,7 596 1 ,02 295 5,O 10,O 2090 8 3 1 13,l 22,7 gem. .... - ... Zilver, , 1,l 3,O 5,5 10,5 20,l % 110 120 110 105 101 109 ...........-..-..-.... 1 1 0,9 1,9 1.0. 3,6 2,7 6,6 5,7 ,ll,l,, 10,2 23,3,. 22,4 % I1I .bepaald recovery 1 ug/l ... % .. 091 100 108 I14 102 112 0.5 0,5 1,4 1,6 ...-.. 0,4 0,4 1,3 1,5 40 16 ,26 15 .. 24 - 4.2. Recovery van zilver, bepaald zonder en met deuteriumlampcorrectie en de TOP0 in MIRK extractie als referentiemethode De extractie/concentratiemethode van zilver in tri-n-octylphosphineoxyde (TOPO) in methyl-iso-butylketon (MIBK) (2), werd getest met behulp van standaardoplossingen via AAS met grafietoven. Er werdcn goed reproduceerbare absorpties gevonden. De optimale 30 20 10 omstandigheden waren: s drogen bij 130° C (rate 2) s verassen bij 500° C (rate 0) s atomiseren bij 2600' C (8 s miniflow) -- 4.2.1. Werkvijze ---- -Aan gefiltreerd effluent en influent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie (2.i.) en aan gefiltreerd industrieel afvalwater werd 0; 5 of 10 pg zilver/l toegevoegd en met salpeterzuur tot 0,01 mol/l aangezuurd. Hierin in enkelvoud zilver bepaald via AAS met grafietoven: Rechtstreeks, zonder en met deuteriumlampcorrectie Gemeten ten opzichte van standaarden (0 - 40 ug zilverll) in salpeterzuur 0,01 molfl. Zie voor optimale omstandigheden grafietoven: 4.1.1. Na extractie/concentratie met TOPO in MIBK 100 ml (alleen van filtraten waaraan 0 of 5 wg zilverjl werd toegevoegd) gepipetteerd in bekerglas 250 ml: Ingedampt tot circa 15 ml en 4 ml geconcentreerd zwavelzuur toegevoegd. Tot koken verhit en een spatelpunt ascorbinezuur toegevoegd on eventueel ijzer (111) tot ijzer (11) te reduceren. Afgekoeld en met 4 x 5 ml gedem. water 0vergebracht.h scheitrechter van 250 ml. 15 ml jodide-reagens (oplossing met 30 gew. % kaliunijodide, 10 gew. % ' ascorbinezuur en 1 0 vol."%'zoutzuur) toegevoegd. Daarna 10 ml TOPO 5% in MIBK toegevoegd en 30 s ges'chud. De fasen laten scheiden en de waterfase afgevoerd. De MIBK-fase opgevangen in een met glazen stop afsluitbaar vat. Voor de standaarden 0; 0,5; 1; 2; 5 en 10 ml van een oplossing met 100 pg zilver/l (in 10 vol. % zoutzuur) gepipetteerd in scheitrechters van 250 ml. 15 ml jodide-reagens toegevoegd en met zoutzuur (10 vol. %) aangevuld tot 50 + 5 ml. Vervolgens 10 ml TOPO 5% in NIBK tqegevoegd en verder behandeld als de monsters. Ook de MIBK-extracten werden tijdens drogen geinjecteerd. 4.2.2. Resul taten e~-sggni~gis De resultaten staan in tabel 4. De recovery bij rechtstreeks bepalen is wederom goed. Zbnder deuteriumlampcorrectie bedraagt hij voor ef-' fluent, influent en industrieel afvalwater gemiddeld respectievelijk 106, 107 en 101%; gemeten met correctie gemiddeld respectievelijk 112, 106 en 109%. Bij deze monsters is geen verschil gevonden tussen de zilvergehalten, gemeten zonder en met deuteriumlampcorrectie. Dit maakt controle met behulp van de extractie/concentratiemethode eigenlijk overbodig, maar hij werd zekerheidshalve toch uitgevoerd. De na extractie met TOPO in P~IBKbepaalde gehalten zijn eveneens in tabel 4 weergegeven. In de filtraten (0 wg zilver/l toegevoegd) van influent en industrieel afvalwater is er overeenstemming met de rechtstreeks bepaalde gehalten. De recovery van 5 ug zilver/l laat echter te wensen over (62 tot 134%). Omdat met beide extractie/concentratiemethoden (dithizon in ethylpropionaat en TOPO in MIBK) ongunstige resultaten waren verkregen, werd van verdere controle op de deuteriumlampcorrectie afgezien. Er werd besloten om bij volgend onderzoek met correctie te meten, omdat eerder ( 4.1.2.) reeds was gebleken.dat er achtergrondstoring in de monsters kan optreden. 5. BEPALEN VAN ZILVER IN WATER VIA AAS MET GRAFIETOVEN NA DESTRUCTIE MET SALPETERZUUR EN MET SALPETERZUUR-ZWAVELZUUR-WATERSTOFPEROXYDE Bepalen van totaal zilver in water sluit ook in het eventueel aan vaste stof gebonden zilver, dat pas na destrueren in oplossing geraakt. Na destructie met geconcentreerd salpeterzuur (7) bedraagt de uiteindelijke zuurconcentratie 20 ml/l. De omstandigheden voor de grafietoven zijn gelijk aan die in 4.1.1. voor salpeterzuur O,Ol~mol/l.Daarnaast werd de destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde getest, die onder andere ook wordt gebruikt bij het bepalen van chroom, koper, ijzer en zink in water (8, 9). Wanneer wordt aangenomen dat tijdens destructie circa 115 deel van het zwavelzuur wordt gebruikt, dan is de zwavelzuurconcentratie in het te meten extract 20 ml/l. Tabel 4. Zilver bepaald via AAS met grafietoven in met zilter verrijkte filtraten van effluent en influent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie en industrieel afvalwater, rechtstreeks zonder (I) en met (11) deuteriumlampcorrectie en na extractie 'met TOP0 in MIBK (111) --- - --- . toe vo'egd Zilver in -filtraat effluent zuiveringsinstallatie '111 1 I1 bepaald recovery bepaald recovery bepaald recovery gem. ,106 - 112 Zilver in filtraat influent zuiveringsinstallatie - o 550 10,O 195 697 12,4 gem. . 5,2 10,9 196 104 6,s 109 12.3 5,2 10,7 107 104 107 199 6,6 4,7 94 3,l 62 106 Zilver in filtraat industrieel afvalwater O 590 10,O eem. 532 10,O 15,7 592 4,8 96 10,5 10,5 105 16,3 101 5.3 11,l 106 5,O 8,1 111 109 De omstandigheden voor de grafietoven zijn dan: bij 130°C 30 s drogen 15 s voor ontleden zwavelzuur bij 350' C 20 s verassen bij 500° C 10 s atomiseren bij 2500° C (rate 1) (rate 2 ) (rate 0) (8 s miniflow) Daar het verbruik van zwavelzuur niet voor ieder monster gelijk hoeft te zijn,werden standaardreeksen met zwavelzuurconcentraties Van 20 tot 40 ml/l onder deze omstandigheden gemeten. De gevonden extincties zijn echter gelijk (grootste verschil 3%). Het niveau van de rechtstreeks ten o~zichtevan een ijklijn bepaalde gehalten in zwavelzure extracten werd gecontroleerd net de standaardadditiemethode (10). 5.1. Werkwijze D e monsters water werden in drievoud geanalyseerd. Destructie met salpeterzuur 50 ml water gepipetteerd in destructiekolf 50 ml (2 blanco-bepalingen meegenomen). 5 ml geconcentreerd salpeterzuur toegevoegd en ingedampt tot nagenoeg droog. Opnieuw 5 ml geconcentreerd salpeterzuur' toegevoegd en ingedampt tot droog. (Wanneer het residu dan niet licht gekleurd was, nog enkele malen met 1 ml geconcentreerd salpeterzuur nagedestrueerd). I ml geconcentreerd salpeterzuur en 10 ml gedem. water toegevoegd. E6n minuut opgekookt. Na afkoelen overgespoeld in maatkolf 50 m1,aangevuld, gemengd en gefiltreerd over vouwfilter ?iN 640 D, 0 15 cm. Destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde 50 ml water gepipetteerd in destructiekolf 50 ml (2 blanco's meegenomen). 2,5 ml salpeterzuur-zwavelzuur ( I : I) toegevoegd en ingedampt tot witte nevelsontweken. Even afgekoeld, 0,5 ml geconcentreerd salpeterzuur toegevoegd en opnieuw gedestrueerd tot witte nevels ontwelien. Dit 2x herhaald. Afgekoeld en 0,5 ml waterstofperoxyde 30Z.bijgedruppeld. Gedestrueerd tot witte nevels ontweken. Dit 2x herhaald. Na afkoelen 10 ml gedem.watertoegevoegden I min. opgekookt. Naafkoelen overgespoeld in maatkolf 50 ml, aangevuld, gemengd en gefiltreerd over vouwfilter MN 640 D, 0 15 cm. Na een passende verdunning voor het monster industrieel afvalwater werd in beide destruaten zilver bepaald met behulp van AAS met grafietoven. Gemeten ten opzichte van standaarden (0 - 60 pg zilver/l) die 20 ml geconcentreerd salpeterzuur of 20 ml geconcentreerd zwavelzuur/l bevat ten. Voor de additiemethode in zwavelzure extracten werd van elk monster water (met uitzondering van put ~eginweg)een reeks gemaakt door aan gelijke volumina extract 0; I en 2x de in het volume(rechtstreeks) bepaalde hoeveelheid zilver toe te voegen. Na meting werden de extincties uitgezet tegen de concentraties (de concentratie in het water is x ), waarna door extrapolatie de te bepalen concentratie werd berekend. In het industrieel afvalwater werd geen zilver bepaald via de additiemethode omdat, in verband met het hoge zilvergehalte, extra verdund moest worden. Hierdoor wijzigt de matrix ten opzichte van die bij de rechtstreekse bepaling en is geen vergelijking mogelijk. . , , . . 5.2. Resultaten en conclusie. De gehalten rechtstreeks bepaald na destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde liggen gemiddeld 10% hoger dan die bepaald na destructie met salpeterzuur (tabel 5). Op de resultaten is de variantieanalyse (11, 12) toegepast; de hoge.gehaltenbepaald in het industrieel afvalwater zijn echter afzonderlijk getoetst. Na destructie met salpeterzuur liggen de gehalten significant lager: F = 18,50 > F 1 Een zelfde antwoor gee t=de 4138. toets op de gehalten in het monster van put Beginweg: F = 11,91 > F [1,4] -95= ?,?I Daarom is voor een destructie Cet salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde gekozen en ook omdat de destructie met salpeterzuur van het industrieel afvalwater geen reproduceerbare zilvergehalten opleverde. Op de rechtstreeks en via de additiemethode in zwavelzure extracten 2 .2 bepaalde gehalten i s tevens de variantie-analyse toegepast. Er b l i j k t geen s i g n i f i c a n t v e r s c h i l te z i j n : F = ?,91.: F [,,,g] .95 = 4.38, zodat het zilvergehalte met behulp van een l j k l l j n kan worden berekend. Tabel 5. Zilver in water bepaald via AAS met grafietoven na destructie met salpeterzuur (rechtstreeks gemeten) en salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde (rechtstreeks en via standaard-additie: methode gemeten). Zilver 1 (vg/l) Monster salpeterzuur Plek salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde rechtstreeks a Regenwaterafvperput Pampus Effluent z.i. Lelystad Influent z.i. Lelystad Overloop slibindikker z.i. Lelystad Put Beginweg (industriegn Lelystad) -- ~p * Zuiveringsinstallatie b c rechtstreeks aem. a b c standaardadditie eem. a b c eem. 221 2,O 2,O 2,3 2,1 3,1 2,3 2,8 2,7 3,8 2,5 3,O 3,l 2641 6,7 7,3 6,8 6,9 7,2 7,4 7,3 7,3 7,2 7,4 6.5 7.0 264 20,3 21,3 21,4 21,O 21,4 21,8 22,5 21,9 21,2 21,2 20,8 21,l 2642 263 11,4 11,l 1475 10,9 11,l 1560 1630 1555 12,O 11,4 12,2 11,9 1710 1705 1715 1710 11,2 - 11,4 11,4 - - 11,3 - 6. INVLOED VAN DIVERSE ELEMENTEN OP DE ABSORPTIE VAN ZILVER BIJ BEPALEN VIA AAS MET GRAFIETOVEN I Omdat bij matrixinvloeden foutieve gehalten kunnen worden verkregen wanneer ten opzichte van een ijklijn wordt berekend, is met behulp'van standaarden de invloed van diverse elementen op de absorptie van zilver nagegaan. Omdat het oridoenlijk is alle elementen te testen hebben we ons beperkt tot chroom,"koper, kwik, lood, ijzer en zink. Tezamen met zilver worden deze metalen nl. bepaald in het in ons laboratorium te onderzoeken water. Er zijn dus gemiddeldegehalten over een langeperiode bekend. Daarna wordt nog onderzocht welke invloed natrium (in de vormvan chloride), calcium en magnesium (in de-vormvan chloriden en nitraten) op de absorptie hebben. In het in hoofdstuk 6 uitgevoerde onderzoek werd aan de standaarden steeds 20 ml geconcentreerd zwavelzuur/l toegevoegd. .De temperatuurinstelling van de grafietoven is vermeld in hoofdstuk 5. De aflezingen, verkregen voor alle standaarden met 0 ug zilverfl werden gecorrigeerd op de aflezingen, verkregen voor de bijbehorende standaarden waaraan resp. 10, 20 o f 4 0 ug zilverll werd toegevoegd. Dit wil zeggen dat de aflezing voor standaard 0 met een extra toevoeging van bij voorbeeld koper, natrium of calcium werd gecorrigeerd op de overige aflezingen voor de standaarden met eenzelfde toevoeging. 6.1. Invloed van chroom, koper, kwik, lood, ijzer en zink op de absorptie van zilver In industrieel afvalwater, influent en effluent van een zuiveringsinstallatie en in afvalwater van een foto-industrie waren de gemiddelde gehalten over 1978 circa: 20 irg chroom/l, 100 ug koperfl, 2 pg kwikfl, 40 ug lo'odll, 5 mg ijzerll en 200 ug zirikll. 6.1'. I. Werkwijzg 1 Er werden reeksen met 0; 10; 20 en 40 irg zilverfl gemaakt, waaraan voor ieder metaal afzonderlijk 0; 1 ; 5 of 50x het gemiddelde gehalte in de onder 6.1. genoemde waters werd toegevoegd als chroomchloride, kopernitraat, kwikchloride, loodnitraat, ijzernitraat en zinksulfaat. '6.1.2. ....................... Resultaten en conclusie , De resultaten zijn weergegeven in de figuren I t/m 7. Bij chroom, kwik en ijzer is de dalingin absorptie aanzienlijk wanneer 50x het gemiddelde gehalte wordt toegevoegd (linker helft figuren 1, 3 en 6). De extincties zijn dan meer dan 10% lager dan die van de standaarden waaraan'niets is toegevoegd. Wanneer de toevoegingen worden teruggebracht tot 200 pg chroom/l, 50 ug kwik/l en 100 mg ijzerll, dan zijn de verschillen in extincties kleiner dan 10% (rechter helft figuren 1, 3 en 6). Omdat dergelijke kleine verschillen ook instrumentele of analytische oorzaken kunnen hebben, zijn ze als onderdeel van de bepalingsfout geaccepteerd. Alleen bij ijzer en kwik werden de extincties voor standaard 0 pg zilver/l hoger naarmate meer metaal was toegevoegd. De hoogste correctie bij ijzer (100 mgfl) bedroeg 0,024 extincties en is beschouwd als zilververontj daalden de extincreiniging van her toegevoegde ijzernitraat. ~ i kwik ties naarmate op een later tijdstip werd gemeten (figuur 4). Na circa 3,5 uur werd geen verschil in extincties meer gevonden tussen standaarden waaraan geen of 50 pg kwikll werd toegevoegd. Dit duidt erop ., . d a t het kwik uit de oplossingen verdampt en/of adsorbeert aan de wand van het vat. De extincties vermeld in figuur 3 zijn dus slechts een momentopname. Daar in de praktijk de monsters eerst worden gedestrueerd, zal eventueel aanwezig kwik niet meer van invloed op de absorptie van zilver zijn. Zoals uit de figuren 2, 5 e n 7 ,blijkt hebben hoeveelheden tot 5000 ug koper/l, 2000 pg loodl1 en 10 mg zink/l een te verwaarlozen invloed op de absorptie van zilver. 6.2. Invloed van natriumchloride op de absorptie van zilver j 1. 8 ' Bij het bepalen van zilver in zeewater was reeds gebleken dat bij een hoge n a t r i u m c h l o r i d e c o n c e n t r a t i e (22 g/l) foutieve gehalten worden gevonden. De deuteriumlampcorrector bleek niet in staat om het tijdens atomiseren verkregen rooksignaal, afkomstig van natriumchloride, volledig te compenseren. In de tot nu op zilver onderzochte monsters bevond zich 250 500 mg natriumchloride/l. - Aan standaardreeksen met 0; 5; 10; 20 en 40 pg zilverll werd 0; 100; 250; 500 of 1000 mg natriumchloride/l (suprapur) toegevoegd. 6.2.2. Resultaten en-consLsgis Uit figuur 8 blijkt dat na toevoegen van 100 mg natriumchloridefl de absorptie van zilver daalt ten opzichte van die van de standaarden zonder natriumchloride en vervolgens toeneemt naarmate meer zout wordt toegevoegd. Dit bleek reproduceerbaar. De absorpties verschillen echter minder dan 10% van die van de standaarden zonder natriumchloride. Met 1000 mg natriumchloride is geen verhoogde absorptie voor de standaard met 0 pg zilver/l gevonden, hetgeen betekent dat de deuteriumlamp volledig corrigeert voor achtergrondstoring. 6.3. Invloed van calcium- en magnesiumchloride op de absorptie van zilver De calcium- en magnesiumgehalten in het tot nu onderzochte water varieerden van 20 - 130 mg calciumfl en van 10 - 50 mg magnesiumll. Omgerekend op chloride komt dit neer op 55 - 360 mg calciumchloride/l en 39 - 196 mg magnesiumchloride/l. De aan de standaarden toegevoegde hoeveelheden calcitpn- of magnesium-chloride werden zodanig gekozen, dat de gehalten aan chloride nagenoeg overeenstemden met die van de in 6.2.1. toegevoegde hoeveelheden natriumchloride. 6.3.1 . Ijgrgyiizg Aan standaardreeksen met 0; 10; 20 en 40 pg zilver/l werd 0, 97, 242, 485 of 969 mg calciumchloride/l en 0, 78, 196, 392 of 783 mg magnesiumchloride11 toegevoegd. 6.3.2. Resultaten en cog$gsi_e De verschillen in absorptie,veroorzaakt door toevoegen van calciumof magnesiumchloride aan standaarden, ten opzichte van die van de standaarden waaraan niets is toegevoegd, zijn kleiner dan 10% (figuren 5) en 10). De invloeden van calcium- en magnesiumchloride op de absorptie van zilver zijn vrijwel identiek aan die van natriumchloride; eerst een lichte daling in absorptie en vervolgens toename naarmate de zoutgehalten hoger worden. Dit bleek eveneens reproduceerbaar. Het zou kunnen betekenen dat het specifieke beeld wordt veroorzaakt door chloride. Daarom werd in het volgend onderzoek het chloride vervangen door nitraat. 6.4. Invloed van calcium- en magnesiumnitraat op de absorptie van zilver De hoeveelheden calcium en magnesium toegevoegd als nitraat komen overeen met die toegevoegd als chloride (6.3.1.). Werkwijzg A& standaardreeksen met 0; 10; 2 0 en 40 vg zilver/l werd 0; 143; 358; 716 of 1432 mg calciumnitraat/l en 0; 122; 305; 610. of 1220, mg magnesiumnitraatll toegevoegd. .. 6.4.1. Uit figuur 11 blijkt dat ook na toevoegen van calciumnitraat de absorptie van zilver eerst daalt en vervolgens stijgt naarmate meer zout wordt toegevoegd, terwijl met magnesiumnitraat (figuur 12) de absorptie alleen stijgt. Alle verschillen in absorptie zijn kleiner dan 10% ten opzichte van die van de standaarden zonder calcium- en magnesiumnitraat. Aangezien calciumnitraat en calciumchloride hetzelfde effect op de absorptie van zilver hebben, kan niet worden geconcludeerd, dat na toevoegen van chloride-houdende zouten alleen het chloride van invloed op de absorptie is. 7. ZILVER IN WATERMONSTERS BEPAALD VIA AAS MET GRAFIETOVEN EN VLAM, NA DESTRUCTIE MET SALPETERZUUR-ZWAVELZUUR-WATERSTOFPEROXYDE r .. . . , , . . , , , , Onderzoek van veel zilver bevattend afvalwater (van bij voorbeeld een foto-industrie) kan rechtstreeks via AAS met vlam worden uitgevoerd. Wanneer in een met de grafietoven te bepalen serie monsters enkele monsters voorkomen met hoge concentraties aan zilver, is het echter eenvoudiger om deze laatstgenoemde monsters na verdunnen met de grafietoven te meten. Uit praktische ovewegingen werd daarom nagegaan of tussen de gehalten, bepaald met grafietoven en vlam, een niveauverschil bestaat. Daartoe werden enkele monsters water op zilver geanalyseerd, die voor de bepaling met de grafietoven (0 - 60 pg zilvertl) verdund werden en bij bepaling met de vlam (7 50 ug zilverfl) een nog redelijke.aflezing gaven. Het niveau van de gehalten bepaaldmet.vlam werd met behulp van de additiernethode'gecontroleerd. Vooraf werd nagegaan of een verschil in zwavelzuurconcentratie van in'vloed was op de absorptie van zilver bij bepaling met de vlam. Van standaardreeksen met 10, 20 of 30 ml geconcentreerd zwavelzuur/l werden de absorpties bepaald. De verschillen bleken vewaarloosbaar klein (grootste verschil < 1%). 7.1. Werkwijze De monsters water werden in tweevoud geanalyseerd. 50 ml water gepipetteerd in destructiekolven van 50 ml. Twee blanco-bepalingen meegenomen. 2,5 ml salpeterzuur-zwavelzuur (1 : I) toegevoegd en ingedampt tot witte nevels ontweken. Dit 2x herhaald. Afgekoeld en 0,5 ml waterstofperoxyde 30% bijgedruppeld. Gedestrueerd tot witte nevels ontweken. Dit 2x herhaald. Na afkoelen 10 ml gedem. water toegevoegd en 1 minuut opgekookt. Na afkoelen overgespoeld in maatkolf 50 ml, aangevuld, gemengd en gefiltreerd over vouwfilter MN 640 D, 0 15 cm. In de filtraten zilver bepaald volgens de hierna te noemen methoden. Via AAS met grafietoven Na een passende verdunning werd gemeten ten opzichte van standaarden (0 - 60 ug zilverll), die 20 ml geconcentreerd zwavelzuur/l bevatten. Zie voor omstandigheden grafietoven hoofdstuk 5. Via AAS met vlam Rechtstreeks gemeten ten opzichte van standaarden (0 - 3 ng zilverll) die 20 ml geconcentreerd zwavelzuur/l bevatten. Zie tabel 1 voor omstandigheden AAS met vlam. De correcties gemeten met de waterstoflamp waren zo gering.(< 0,005 extincties), dat ze niet zijn toegepast. Bij de standaardadditiemethode met vlam werd van elk monster water een reeks gemaakt, door aan gelijke volumina extract 0; 1 en 2x de in het volume (rechtstreeks) bepaalde hoeveelheid zilver toe te voegen. De gevonden extincties werden uitgezet tegen de concentraties (de concentratie in het water is x), waarna door extrapolatie de te bepalen concentratie werd berekend. 7.2. Resultaten en conclusie De resultaten staan in tabel 6. De gehalten, bepaald met vlam (rechtstreeks), liggen gemiddeld 3% hoger dan die bepaald met de grafietoven. Na toetsen met de variantie-analyse, blijkt het verschil significant te zijn: = 5952 [1,23] .95 = 4,28 , Tabel 6. Zilver in water bepaald via AAS met grafietoven (rechtstreeks) en vlam (rechtstreeks en standaardadditie) na destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde - -.- --. . -- Zilver/ (pgjl) -- - --.- .. vlam -~ -- ~ Monster Plek grafietoven rechtstreeks - ~ -. . ~ ~ -~ b 226 281 592 243 287 568 b 250 293 571 2642 1102 1080 1091 1127 1163 1145 1140 1150 2642 2268 2240 2254 2243 2302 2273 2360 2 3 8 0 . 2370 263 185 181 183 189 189 189 192 198 263 382 374 378 380 380 380 394 388 263 726 728 727 ,756 762 759 755 760 ~- Influent z . i.* Lelystad Actief slib-ruimte z.i. Almere Actief slib-ruimte 2.i. Almere Overloop slibindikker 2.i. Lelystad Overloop slibindikker 2.i. Lelystad Put Beginweg (Industriezn Lelystad) Put Beginweg (Industriezn Lelystad) Put Beginweg (Industriezn Lelystad) .. ~ * 264 284 284 a 219 285 600 zuiveringsinstallatie ...~~~ ~ ..~ ~ gem. 223 283 596 ~~. a gem. 247 290 570 standaardadditie a 258 302 580 237 295 585 b eem. -'248 299 . 583- ' ' 1145, 195 - 391. ' 758 ' De via additiemethode bepaalde gehalten liggen gemiddeld 2% hoger dan de rechtstreeks met de vlam bepaalde gehalten. Na toetsen met de variantie-analyse blijkt het verschil eveneens significant: F = 4,97 > F [ 1 , 2 3 ~695 = 4,28 Omdat de via de additlemet o e verkregen gehalten evenmin overeenkomen met die bepaald met de grafietoven, mag worden aangenomen dat het verschil tussen gehalten bepaald met grafietoven en met vlam inherent is aan de verschillende meetmethoden. Daarom wordt dit niveauverschil - ondanks zijn significantie - geaccepteerd. Het uiteindelijke voorschrift voor het bepalen van zilver in oppervlakte- en afvalwater via AAS met grafietoven en vlam is in de bijlage opgenomen. 8. AANBEVELING Wanneer monsters water > 60 ~g zilver/l bevatten, is het mogelijk om het zilvergehalte rechtstreeks met de vlam of na verdunnen met de grafietoven te bepalen. In veel gevallen zal het verdunnen van enkele monsters minder tijd vergen dan het maken van een standaardreeks voor het bepalen met de vlam. Het is aan te bevelen om voor de grafietoven niet meer dan IOx te verdunnen. De gehalten die dan nog'te hoog zijn, kunnen zonder expansie met de vlam worden bepaald. Dus: gehalten van 1 tot 600 vg zilver/l bepalen met grafietoven, gehalten > 600 pg zilverjl bepalen met vlam. Lelystad, december 1980 9. LITERATUUR I. S.L. Sachdev and P.W. West, Anal. Chim. Acta, 44 (1969) 301-307. 2. K.E.' Burke, Talanta, 2 (1974) 417-423. 3. V.I. Bogdanova and I.L. Dobretsova, Zh. Anal. Khim., 32 (9) (1977) 1717-1721 (in Rdssisch). Uittreksel (in Engels) 4 B 40 in Ana. lytical Abstracts, Vol. 34 (4) (19781, p. 340. 4. Standard methods for the &amination of water and wastewater, ' American Public Health ~ssociation,Washington, 1975, 14th edlL tion, p. 243. 5. T.T. Chao, M.J. Fishman and J.W. Ball, Anal. Chim. Acta, 47 (1969) 189- 195. 6. B.R. Culver, Analytical methods for carbon rod atomizers, Varian Techtron Pty. Ltd., Springvale Vic., Australia, 1975. - 7. Zie ref. 4, p. 147. 8. I.H. Selles en drs. P.J. Bartels, Bepalen van chroom en koper via atomaire abs~r~ties~ectrofotometrie met vlam en grafietoven in oppervlakte- en afvalwater na destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde, R.1J.P. werkdocument 1980-352 Abw. 9. 1.H. Selles en H. Kroneman, Bepalen van ijzer in oppervlakte- en afvalwater via atomaire absorptiespectrofotometrie met vlam en grafietoven na destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde, R.1J.P. rapport, 1978, 42 Abw. 10. W.J. Price, Analytical atomic absorption spectrometry, Heyden & Son Ltd., London, 1972, p. 80. 11. E.A.W. Bolle, J.H.M. Lenoir en J.N.M. van Loon, Wiskundige Statistiek, Kluwer, Deventer, 1974. 12. W.L. Zijp, Handleiding voor statistisch toetsen, Tjeenk Willink., Groningen, 1974. blad I Bepalen van zilver in oppervlakte- en afvalwater, na destructie met salpeterzuur-zwavelzuur-waterstofperoxyde. Atomaire absorptiespectrofotometrie met vlam of grafietoven. Glaswerk Glaswerk voor gebruik spoelen met HN03 I : I en daarna met H20 gedem. '~ea~entia (kwaliteit p.a.) HNO3, geconcentreerd. HNO3, (I : I) = 500 ml HNO3 geconcentreerd aanvullen met Hz0 gedem. tot 1,o 1. HNO3 - H2SO4, (1 : I) = 500 ml H2SO4 geconcentreerd onderafkoelen toevoegen aan 500 ml HNO3 geconcentreerd. H202, 30%. H2SO4, 9 moll1 = 500 ml H2SO4 geconcentreerd toevoegen aan 400 ml H20 gedem. Met H20 gedem. aanvullen tot 1,O 1. Standaardoplossingen I = 1000 mg Ag/l AgN03 in HNO3 1 moll1 (B. D.H. -handelsoplossing) Ag I1 = 10 mg Ag/l 10.0 ml Ag I aanvullen met H20 gedem. tor 1000,O ml (vers bereiden) Ag 111 = 0,l mg Ag/l 10,O ml Ag I1 aanvullen met H20 gedem. tot 1000,O ml (vers bereiden) Ag Werkwijze Na goed mengen 100,O ml water pipetteren in destructiekolf 250 ml. In iedere serie 2 blanco's meenemen. Toevoegen 5 ml HNO3 - H2SOb (1 : I) en 2 kookparels of stukjes glasbuis. Indampen tot witte nevels ontwijken. Even afkoelen, 1 ml HNO3 geconcentreerd bijdruppelen en opnieuw destrueren tot witte nevels ontwijken. Dit 2x herhalen. Bij sterk slibhoudend water kan toevoegen van meer HN03 geconcentreerd noodzakelijk zijn. Wanneer na de laatste toevoeging weer witte nevels ontwijken, zolang afkoelen tot bij toevoegen van 1 ml H202 30% geen a1 te heftige reactie optreedt. Destrueren tot witte nevels ontwijken. Dit 2x herhalen. Afkoelen. 10 ml H20 gedem. toevoegen en onder voortdurend omschudden 1 minuut opkoken. Na afkoelen, met H20 gedem. overspoelen in maatkolf 100,O ml. Aanwllen tot 100,O ml en mengen. Filtreren over hard vouwfilter (MN 640 D, 0 15 cm) in erlenmeyer 100 ml. Ag -gehalten > 600 ug/l rechtstreeks in het filtraat bepalen via AAS met vlam. Gehalten van 1 - 600 ug/l, na eventuele verdunning van het filtraat meten via AAS met grafietoven. Standaardreeks voor bepalen met vlam Aangegeven hoeveelheid van Ag I1 pipetteren in maatkolf 100,O ml. Toevoegen 4 ml H2S04 9 mol/l. Met H20 gedem. aanvullen tot 100,O ml. IJklijn recht tot 2,O mg Agll. 0 mg Agll = 0 Ag II 1,5 mg Ag/l = l5,O Ag II 0,5 mg Agll = 5,O Ag I1 2,O mg Ag/l = 20,O Ag I1 1,O mg ~ g l l= 10,O Ag I1 3,O mg Agll = 30,O Ag I1 blad 2 Standaardreeks voor bepalen met grafietoven Aangegeven hoeveelheid van Ag I11 pipetteren in maatkolf 100.0 ml. Toevoegen 4 ml H2S04 9 mol/l. Met Hz0 gedem. aanvullen tot 100,O ml. IJklijn recht tot 20 ug Ag/l. 20 ug Ag/l = 20,O ml Ag 111 0 pg Ag/l = 0 ml Ag 111 40 ug Ag/l = 40,O ml Ag 111 5 pg Ag/l = 5,O ml Ag 111 60 pg Ag/l = 60,O ml Ag 111 10 ug Ag/l = 10,O ml Ag 111 Instellen Varian-Techtron voor bepalen met vlam Lampstroom Spleetbreedte Golflengte Branderhoogte Luchttoevoer Acetyleen oevoer k Luchtdruk 3 100 328,l 7 796 (~m) (nm) * * 2.5 137,9 (kpa) * aflezing flowmeter Instellen Perkin-Elmer voor hepalen met grafietoven Lampstroom Spleetbreedte Golflengte Achtergrondcorrectie "Mode"-schakelaar "Signal"-schakelaar Integratietijd Injectie Inert gas MF (mini-flow) 12 0,7 328,l deuteriumlamp concentratie pkht (piekhoogte) 10 20 argon 8 (d) (nm) (nm) (s) (111) (s) temp. tijd ( 8) (OC) 130 350 500 2500 Drogen Ontleden Verassen Atomiseren rate" 1) " 30 15 20 10 , I 2 0 0 Temperatuur geleidelijk opvoeren om uitspatten van H2S04 te voorkomen. Berekening Vlam : aflezing Ag in mg/l x aflezing Ag in mg/l x Grafietoven : aflezing Ag in pg/l x aflezing Ag in ug/l x 1 000, -1I00 =100 1000 1000 I000 100 0 . 1000 pg Ag/l x2 = ~g Ag/l Opgeven resultaten Gehalten van 0 - 1 , O pg Ag/l opgeven als < 1 , O ug. Gehalten van I , O - 100,O ug Ag/l opgeven in I decimaal, gemiddelde der duplo-bepalingen in 1 decimaal. Gehalten > 100,O pg A ~ / Zopgeven in hele getallen.
© Copyright 2024 ExpyDoc