수질 카드뮴(Cd) 분석법 - 자외선/가시선 분광법(UV)

수질오염공정시험기준(ES 04413.2c)

수질 카드뮴(Cd) 분석법 - 자외선/가시선 분광법(UV)

1.0 개요

1.1 목적

이 시험기준은 물속에 존재하는 카드뮴이온을 시안화칼륨이 존재하는 알칼리성에서 디티존과 반응시켜 생성하는 카드뮴착염을 사염화탄소로 추출하고, 추출한 카드뮴 착염을 타타르산용액으로 역추출한 다음 다시 수산화나트륨과 시안화칼륨을 넣어 디티존과 반응하여 생성하는 적색의 카드뮴착염을 사염화탄소로 추출하고 그 흡광도를 530 nm에서 측정하는 방법이다.

 

1.2 적용범위

이 시험기준은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며, 정량한계는 0.004 mg/L이다.

 

1.3 간섭물질

시료 중 다량의 철과 망간을 함유하는 경우 디티존에 의한 카드뮴추출이 불완전하다. 이 경우에는 중화한 시료 일정량에 염산용액(2 M)을 넣어 산성으로 하여 강염기성 음이온교환수지컬럼(R-C1형, 지름 10 mm, 길이 200 mm)에 3 mL/min의 속도로 유출시켜 카드뮴을 흡착하고 염산(1 + 9)으로 씻어준 다음 새로운 수집기에 질산(1 + 12)을 사용하여 용출되는 카드뮴을 받는다. 이 용출액을 가지고 시험방법에 따라 시험한다. 이때는 시험방법 중 타타르산용액(2 %) 으로 역추출하는 조작을 생략해도 된다.

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4.0 시약 및 표준용액

4.1 시약

4.1.1 디티존․사염화탄소용액(0.005 %)

4.1.1.1 디티존 (5-amino-2-benzimidazolethiol, C7H7N3S, 분자량: 165.22) 0.0005 g을 사염화탄소 400 mL에 잘 저어 주면서 녹이고 거른다. 이 용액을 분별깔때기에 옮겨 암모니아(1 + 100) 400 mL를 넣어 흔들어 섞어 디티존을 수층에 옮기고 정치하여 사염화탄소층을 분리한다. 수층에 사염화탄소 (carbon tetrachloride, CCl4, 분자량 : 153.82, 분광계용) 50 mL를 넣어 흔들어 씻어주고 정치한다. 사염화탄소층을 분리하고 사염화탄소층이 엷은 녹색이 될 때까지 수층을 반복하여 씻는다.

 

4.1.1.2 수층에 사염화탄 500 mL와 염산(1 + 10) 50 mL를 넣어 흔들어 섞고 디티존을 사염화탄소층에 옮기고 정치하여 사염화탄소층을 분리한다. 수층에는 사염화탄소 50 mL를 넣어 흔들어 섞어 나머지 디티존을 추출하고 정치하여 전체 사염화탄소층을 합하고 사염화탄소층을 넣어 1 L로 하여 착색병에 넣어 아황산수(포화) 100 mL를 넣어 표면을 덮고 10 ℃ 이하의 냉암소에서 보존한다.

 

4.1.2 사이트르산이암모늄용액(10 %)

사이트르산이암모늄 (ammonium citrate dibasic, C6H14N2O7, 분자량 : 226.18) 10 g을 정제수에 녹여 100 mL 로 하여 디티존․사염화탄소용액(0.005 %) 소량을 넣어 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층을 분리한다. 이 조작을 사염화탄소층이 변색하지 않을 때까지 반복한다. 다음에 사염화탄소 (carbon tetra chloride, CCl4, 분자량 : 153.82) 5 mL ∼ 10 mL를 넣고 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층을 분리한다. 수층을 건조 거름종이로 거르고 사염화탄소의 작은 방울을 제거한다.

 

4.1.3 수산화나트륨용액(10 %)

수산화나트륨 (sodium hydroxide, NaOH,분자량 : 40.00) 100 g을 정제수에 녹여 1 L로 한다.

 

4.1.4 시안화칼륨용액(1 %)

시안화칼륨 (potassium cyanide, KCN, 분자량 : 65.12) 1 g을 정제수에 녹여 100 mL로 한다.

 

4.1.5 염산(1 + 10)

염산 (hydrochloric acid, HCl, 분자량 : 36.46, 함량 36.5 % ∼ 38 %)을 정제수와 부피비 1 : 10이 되도록 혼합한다.

 

4.1.6 염산하이드록실아민용액(10 %)

염산하이드록실아민 (hydroxylamine hydrochloric acid, NH2OH․HCl, 분자량 : 69.49) 10 g을 정제수에 녹여 100 mL로 한다.

 

4.1.7 타타르산용액(2 %)

타타르산 (tartaric acid, C4H6O6, 분자량 : 150.09) 10 g을 정제수에 녹여 100 mL로 한 다음 사이트르산이암모늄용액(10 %)과 같은 방법으로 디티존․사염화탄소용액(0.005 % : 디티존․사염화탄소용액(0.01 %)을 사염화탄소로 정확히 2배 희석하여 조제)으로 씻은 다음 사용한다.

4.2 표준용액

4.2.1 카드뮴 표준원액(1,000 mg/L)

금속 카드뮴(순도 99.999 %이상) 0.100 g을 정확히 달아 소량의 질산(1 + 9)에 녹인다. 다시 질산(1 + 1) 5 mL에 녹이고 가열하여 식힌 후, 100 mL 부피플라스크에 옮겨 넣고 정제수로 표선까지 채운다.

 

4.2.2 카드뮴 표준용액(10 mg/L)

카드뮴 표준원액(1,000 mg/L)을 10 mL 정확히 분취하여 100 mL 부피플라스크에 옮겨 넣고 정제수로 표선까지 채운다. 이 용액은 사용 시에 항상 새로 조제한다.

 

4.2.3 카드뮴 표준용액(1 mg/L)

카드뮴 표준원액(10 mg/L)을 10 mL 정확히 분취하여 100 mL 부피플라스크에 옮겨 넣고 정제수로 표선까지 채운다. 이 용액은 사용 시에 항상 새로 조제한다.

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7.0 분석절차

 

7.1 전처리

ES 04150.1b 시료의 전처리방법에 따른다.

 

7.2 분석방법

7.2.1 전처리한 시료 적당량(카드뮴으로서 0.03 mg 이하 함유)을 250 mL 분별깔때기에 넣고 수산화나트륨용액(10 %)으로 철 등의 수산화물 침전이 생성하기 직전까지 중화한다.

 

7.2.2 염산하이드록실아민용액(10 %) 1 mL를 넣어 흔들어 섞고 여기에 사이트르산이암모늄용액(10 %) 5 mL, 수산화나트륨용액(10 %) 10 mL 및 시안화칼륨 용액(1 %) 1 mL를 넣고 정제수에 넣어 전량을 약 100 mL로 한 다음 잘 흔들어 섞는다.

 

7.2.3 디티존․사염화탄소용액(0.005 %) 5 mL를 넣어 1분간 세게 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층을 100 mL 분별깔때기에 옮기고 다시 수층에 디티존․사염화탄소용액(0.005 %) 5 mL를 넣어 추출한다.

7.2.4 사염화탄소층이 변색되지 않을 때까지 디티존․사염화탄소용액(0.005 %)으로 추출을 반복하고 전체 사염화탄소층을 합한다.

 

7.2.5 사염화탄소층에 타타르산용액(2 %) 20 mL를 넣어 1분간 세게 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층을 분리한다.

 

7.2.6 사염화탄소층을 다른 분별깔때기에 옮기고 타타르산용액(2 %) 5 mL를 넣어 1분간 세게 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층을 버린다.

 

7.2.7 전체 타타르산용액층을 합하고 사염화탄소(분광계용) 2 mL를 세게 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층를 버린다.

 

7.2.8 타타르산용액층에 염산하이드록실아민용액(10 %) 0.2 mL, 수산화나트륨용액(10 %) 10 mL 및 시안화칼륨용액(1 %) 1 mL를 넣어 흔들어 섞은 후, 디티존․사염화탄소용액(0.005 %) 5 mL를 넣어 1분간 세게 흔들어 섞고 정치한다.

 

7.2.9 50 mL 분별깔때기에서 사염화탄소층을 옮기고 다시 수층에는 디티존․사염화탄소용액(0.005 %) 2 mL를 넣어 1분간 세게 흔들어 섞고 정치한다.

 

7.2.10 사염화탄소층이 변색되지 않을 때까지 디티존․사염화탄소용액(0.005 %)으로 추출하여 전체 사염화탄소층을 합하고 수산화나트륨용액(1 %) 20 mL를 넣어 1분간 흔들어 섞고 정치하여 사염화탄소층을 분리하고 사염화탄소를 넣고 전량을 정확히 10 mL 또는 20 mL로 하여 시료 용액으로 한다.

 

7.2.11 따로 정제수 약 50 mL로 취하여 시료의 시험방법에 따라 시험하고 바탕시험액으로 한다. 바탕시험액을 대조액으로 하여 건조 거름종이로 거르고 층장 10 mm 흡수 셀에 넣어 520 nm에서 시료 용액의 흡광도를 측정한다.

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8.0 결과보고

 

검정곡선은 농도에 대한 흡광도로 작성한다. 시료의 농도는 표준용액의 흡광도 높이에 대한 시료의 흡광도를 비교하여 계산한다.

 

농도 (mg/L) = (y-b) / a

y : 시료의 흡광도

b : 검정곡선의 절편

a : 검정곡선의 기울기

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