수질 수은(Hg) 분석법 - 냉증기 원자형광법

수질오염공정시험기준(ES 04408.4b)

수질 수은(Hg) 분석법 - 냉증기 원자형광법

1.0 개요

1.1 목적

이 시험기준은 물속에 존재하는 저농도의 수은(0.0002 mg/L 이하)을 정량하기 위하여 사용한다. 시료에 이염화주석 (SnCl2)을 넣어 금속 수은으로 산화시킨 후 이 용액에 통기하여 발생하는 수은증기를 원자형광광도법으로 253.7 nm의 파장에서 측정하여 정량하는 방법이다.

1.2 적용범위

이 시험기준은 지하수, 지표수, 폐수 등에 적용할 수 있으며, 정량한계는 0.0005 μg/L이다.

 

1.3 간섭물질

1.3.1 시료가 3 mg/L 이상의 요오드를 포함시 이염화주석 (SnCl2)로 전처리하여 환원시킨다. 요오드의 포함 여부는 시료가 갈색을 띄는 것으로 추정할 수 있다.

 

1.3.2 환원기화 분석법은 전처리시 산화제로 브롬을 사용 (brominating digestion) 하므로 염소이온, 황산이온 및 기타 분자에 의한 간섭배제가 가능하다.

 

1.3.3 최적의 감도를 얻기 위해서는 운반가스로 고순도 아르곤(99.998 % 이상) 사용해야 한다. 질소가스 사용시 감도가 1/8로, 공기 사용시 1/30로 감소한다.

1.3.4 수증기를 제거하기 위하여 건조 튜브에 막거름(멤브레인 필터)을 장치하여야 한다.

 

---

4.0 시약 및 표준용액

 

4.1 시약

이 항에서 제시한 시약의 종류 및 제조방법과 기기업체에서 요구하는 규격이 다를 경우 해당업체에서 요구되는 규격을 우선으로 한다.

 

4.1.1 브롬산/브롬용액(0.1 N)

브롬산칼륨 (potassium bromate, KBrO3, 분자량 : 167.00) 2.78 g과 브롬화칼륨 (potassium bromide, KBr, 분자량 : 119.00) 11.90 g을 500 mL 정제수에 녹인다. 이 때 브롬산칼륨과 브롬화칼륨은 250 oC에서 8시간 이상 가열하여 잔류 수은을 제거 후 냉각하여 데시케이터에 보관하여야 한다. 이 과정은 다량의 할로겐 기체가 발생하므로 반드시 흄 후드에서 수행하여야 한다.

 

4.1.2 염산 (hydrochloric acid, HCl, 분자량 : 36.46, 함량 : 36.5 % ∼ 38 %)

5 pg/mL 이하의 수은을 포함하는 정제시약을 사용하며 사용전 수은 함량을 분석한다.

 

4.1.3 염산하이드록실아민용액

염산하이드록실아민 (hydroxylamine hydrochloride, NH2OH․HCl, 분자량 : 69.49) 12.0 g을 정제수 100 mL에 넣어 녹이고, 0.1 mL의 이염화주석용액을 첨가하여 아르곤 가스로 500 mL/min 속도로 불어넣으며 정제한다.

 

4.1.4 이염화주석용액(2 %)

염산 (hydrochloric acid, HCl, 분자량 : 36.46, 함량 : 36.5 % ∼ 38 %) 100 mL를 정제수 400 mL에 넣어 1 L로 맞춘다. 이염화주석․2수화물 (tin(Ⅱ)chloride dihydrate, SnCl2․2H2O, 분자량 : 225.65) 20.0 g을 넣어 잘 저어서 녹이고, 흄 후드에서 30분간 2 L/min의 아르곤가스를 불어넣어 잔류수은을 제거한다.

 

4.1.5 질산 (nitric acid, HNO3, 분자량 : 63.01, 함량 :　70　％)

5 pg/mL 이하의 수은을 포함하는 정제시약을 사용하며 사용 전 수은 함량을 분석한다.

 

4.2 표준용액

4.2.1 수은 표준원액(1,000 mg/L)

염화수은 (mercury chloride, HgCl2, 분자량 : 271.50) 0.1354 g을 정제수에 녹인다. 다시 질산 5 mL를 넣고 정제수로 100 mL를 만든다.

 

4.2.2 수은 표준용액(1.0 mg/L)

정제수 500 mL와 브롬산/브롬용액(0.1 N) 5 mL 취하여 부피플라스크에 넣고 수은 표준원액(1,000 mg/L) 1.0 mL 취하여 1 L 부피플라스크에 넣고 정제수를 표선까지 채운다.

 

4.2.3 검정곡선용 표준용액

단계적으로 희석하여 5.0 ng/L ∼ 100.0 ng/L 범위에서 제조하며, 사용 시 마다 제조한다.

 

4.2.4 정도관리용 표준용액(10 μg/L)

수은 표준용액(1.0 mg/L) 1.00 mL를 100 mL 정제수로 희석한다. 이 때, 정제수는 브로메이트/브로마이드용액(0.1 N) 0.5 %로 제조한 것을 사용한다. 이 용액은 10.0 ng/mL 수은을 포함하며 1개월간 유효하다.

---

7.0 분석절차

 

7.1 전처리

7.1.1 오염방지를 위하여 가급적 클린룸 또는 클린벤치에서 전처리과정을 수행한다.

 

7.1.2 5 mL 염산(1 + 1)과 1 mL 브롬산/브롬용액(0.1 N)을 시료에 첨가한다.

[주 1] 탁도 1 NTU 이하의 시료는 1 mL 브롬산/브롬용액(0.1 N)만 시료에 첨가한다. 갈색을 띄고 탁도가 높은 시료는 2 mL 브롬산/브롬용액(0.1 N)을 시료에 첨가한다.

 

7.1.3 최소 30분 이상 반응시킨다.

[주 2] 이 때 시료의 노란색이 없어지면 이는 유기물이나 황산이온과 반응했기 때문으로 노란색을 계속 유지할 때까지 브롬산/브롬용액(0.1 N)을 첨가한다.

[주 3] 유기물 농도가 높은 폐수시료의 경우 브롬산/브롬용액(0.1 N)의 농도를 증가시키거나(시료 100 mL 당 5 mL 첨가), 산화시간을 늘리거나 50 oC로 6시간 이상 온도를 높여 산화시킨다.

 

7.1.4 시료에 50 μL 하이드록실아민을 추가하고(과량의 브롬을 제거하기 위하여) 잘 섞어준 후 몇 초간 둔다. 노란색이 없어지면 브롬산/브롬용액(0.1 N)의 분해를 나타냄) 약 5분 정도 시료를 잘 흔들어주고 분석용 시료로 한다.

 

7.2 분석방법

7.2.1 각 기기의 전원 장치 및 기기의 동작 상태를 확인 하고, 시료 및 시약 공급라인이 올바르게 연결 되었는지를 확인한다. 전원을 켠 후 약 15분 정도 안정화 시간을 둔다.

7.2.2 분석에 사용할 조건 등을 작성한다.

7.2.3 세정모드를 선택하여 정제수로 상 분리기 (phase separator)를 세정한다.

 

7.2.4 상분리기와 검출기에 5 mL/min 속도로 가스를 공급한다.

7.2.5 바탕값을 측정하면서 안정화되면 7.2.2에서 작성한 조건에 따라 분석을 실시한다.

7.2.6 시료 중 100 μg/L 이상 수은검출시 가능한 희석하여 재분석한다. 이 때 전처리하지 않은 원시료를 희석한다.

 

7.2.7 분석이 완료되면 모든 시약 및 시료 공급 라인을 정제수로 10회 이상 세척한다.

---

8.0 결과보고

 

검정곡선은 농도에 대한 피크높이로 작성한다. 시료의 농도는 표준용액의 피크높이에 대한 시료의 피크높이(또는 면적)를 비교하여 계산한다. 사전에 바탕값을 보정한다.

 

농도 (mg/L) = (y-b) / a 

y : 시료의 피크 높이

b : 검정곡선의 절편

a : 검정곡선의 기울기

관련글

수질 수은(Hg) 분석법 - 원자흡수분광광도법(AAS)

수질 수은(Hg) 분석법 - 자외선/가시선 분광법(UV)