수질 크롬(Cr) 분석법 - 자외선/가시선 분광법(UV)

수질오염공정시험기준(ES 04414.2c)

수질 크롬(Cr) 분석법 - 자외선/가시선 분광법(UV)

1.0 개요

1.1 목적

이 시험기준은 물속에 존재하는 크롬을 자외선/가시선 분광법으로 측정하는 것으로, 3가 크롬은 과망간산칼륨을 첨가하여 6가 크롬으로 산화시킨 후, 산성 용액에서 다이페닐카바자이드와 반응하여 생성하는 적자색 착화합물의 흡광도를 540 nm에서 측정한다.

 

1.2 적용범위

이 시험기준은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며, 정량한계는 0.04 mg/L이다.

 

1.3 간섭물질

몰리브덴 (Mo), 수은 (Hg), 바나듐 (V), 철 (Fe), 구리 (Cu) 이온이 과량 함유되어 있을 경우, 방해 영향이 나타날 수 있다.

---

4.0 시약 및 표준용액

 

4.1 시약

4.1.1 과망간산칼륨용액(4 %)

과망간산칼륨 (potassium permanganate, KMnO4, 분자량 : 158.03) 4 g을 정제수에 녹여 100 mL로 한다.

 

4.1.2 다이페닐카바자이드용액

다이페닐카바자이드 (1,5-diphenylcarbazide, C13H14N4O, 분자량 : 242.28) 0.250 g을 50 mL의 아세톤에 녹인다. 이 용액은 갈색병에 보관하여야 하며, 색이 변하면 새로 제조하여야 한다.

 

4.1.3 메틸오렌지 지시약(0.1 %)

메틸오렌지 (methyl orange, C14H14N3NaO3S, 분자량 : 327.34) 0.1 g을 따뜻한 정제수 100 mL에 녹인다.

 

4.1.4 아자이드화나트륨용액

아자이드화나트륨 (sodium azide, NaN3, 분자량 : 65.01) 0.5 g을 정제수에 녹여 100 mL로 한다.

 

4.1.5 암모니아수 (ammonium hydroxide, NH4OH, 분자량 : 35.05 , 함량 28 % 이상)

 

4.1.6 인산 (phosphoric acid, H3PO4, 분자량 : 98.00)

 

4.1.7 쿠페론용액

쿠페론 (cupferron, C6H9N3O2, 분자량 : 155.16) 5 g을 정제수에 녹여 100 mL로 한다.

 

4.1.8 클로로폼 (chloroform, CHCl3, 분자량 : 119.38)

 

4.1.9 황산(1 + 1)

정제수 10 mL에 황산 (sulfuric acid, H2SO4, 분자량 : 98.08) 10 mL를 교반하면서 천천히 넣어 식힌다.

 

4.1.10 황산(1 + 9)

정제수 90 mL에 황산 10 mL를 교반하면서 천천히 넣어 식힌다.

 

4.2 표준용액

4.2.1 크롬표준원액(500 mg/L)

다이크롬산칼륨 (potassium dichromate, K2Cr2O7, 분자량 : 294.18) (표준시약) 0.1414 g을 정제수에 녹여 정확히 100 mL로 한다.

 

4.2.2 크롬표준용액(5.0 mg/L)

크롬표준원액(500 mg/L) 1.00 mL를 100 mL 부피플라스크에 취한 후 정제수로 표선까지 정확히 맞춘다.

---

7.0 분석절차

 

7.1 전처리

ES 04150.1b 시료의 전처리방법 중 질산-황산에 의한 분해 방법에 따라 전처리한다. 다만, 황산의 백연이 발생하기 시작할 때 강열을 하면 무수황산크롬의 불용성 침전이 생성되므로 필요 이상의 강열은 피한다.

 

7.2 분석방법

7.2.1 시료에 타 금속(Mo, V, Fe, Cu)의 방해 물질이 의심되면 7.2.2의 과정부터 분석을 수행하며, 시료에 방해 물질이 없으면, 7.2.10의 과정부터 분석을 수행한다.

 

7.2.2 전처리한 시료 적당(크롬으로 100 μg을 초과하지 않아야 함)을 피펫으로 정확히 취해 125 mL 분별깔때기에 넣는다.

 

7.2.3 정제수를 넣어 총 부피를 약 40 mL로 하고, 얼음물 (ice bath)에서 냉각한다.

 

7.2.4 5 mL의 쿠페론 용액을 첨가하여, 잘 흔든 다음 얼음물에 약 1분간 방치한다.

 

7.2.5 약 15 mL의 클로로폼을 분별깔때기에 넣어 잘 흔들어 섞고, 수용액 층과 클로로폼층이 분리되도록 한다. 방해물질이 추출된 클로로폼층은 버린다.

 

7.2.6 수용액 층을 삼각플라스크에 옮긴다. 분별깔때기의 내벽을 약간의 정제수로 씻어 그 물을 같은 삼각플라스크에 더한다.

 

7.2.7 약 5분간 삼각플라스크를 끓여 클로로폼을 증발시키고 실온으로 식힌 다음 5 mL 질산과 3 mL 황산을 첨가하여, 삼산화황 (SO3) 기체가 발생하는 시점까지 가열한다.

 

7.2.8 삼각플라스크가 약간 식은 후, 조심스럽게 5 mL 질산을 가하여 다시 증기가 발생할 때까지 가열하여 완전한 유기물질의 분해를 유도한다.

 

7.2.9 삼각플라스크를 실온으로 냉각한 다음, 약간의 정제수로 플라스크의 내벽을 씻고 다시 삼산화황 (SO3) 기체가 발생할 때까지 가열하여 질산을 제거한 다음 실온으로 냉각하고 25 mL의 정제수를 가한다.

 

7.2.10 전처리한 시료 또는 방해물질 제거과정을 거친 시료 적당량(크롬으로 100 μg을 초과하지 않아야 함)을 피펫으로 정확히 취해 125 mL 분별깔때기에 넣는다.

 

7.2.11 메틸오렌지 지시약 3방울 ∼ 4방울을 첨가한 다음, 시료의 색이 노란색을 나타낼 때까지 암모니아수 가한다.

 

7.2.12 황산(1 + 1)을 한 방울씩 가하여 산성이 되도록 하며, 산성이 된 시료에 1 mL의 황산(1 + 1)을 부가적으로 가한다.

 

7.2.13 시료의 총 부피를 약 40 mL가 되도록 정제수를 가한 후, 끓임쪽을 가하고 끓인다.

 

7.2.14 한 방울씩 단계적으로 과망간산칼륨용액(4 %)을 가하여 진한 붉은 색이 나타나도록 한다. 붉은 색이 나타나면, 부가적으로 2방울의 과망간산칼륨용액(4 %)을 가한다음 2분간 끓인다.

 

7.2.15 1 mL의 아자이드화나트륨 용액을 가하고 계속 가열한다.

 

7.2.16 약 30초를 가열해서 붉은 색이 없어지지 않으면, 1 mL의 아자이드화나트륨을 부가적으로 가한다.

 

7.2.17 붉은 색이 완전히 없어진 후 1분간 더 끓이고 실온으로 냉각한 다음 0.25 mL의 인산을 첨가한다.

 

7.2.18 위에서 처리한 분석시료를 100 mL 부피플라스크에 넣고, 정제수로 약 90 mL까지 채운 다음, 황산(1 + 9) 3 mL 첨가하여 혼합한다.

7.2.19 다이페닐카바자이드용액 2 mL와 정제수로 100 mL 표선까지 채운 후 흔들어 섞고 약 5분간 방치하여 발색시킨다.

 

7.2.20 이 용액의 일부를 1 cm 흡수 셀에 옮겨 540 nm의 파장에서 흡광도를 측정한다.

---

8.0 결과보고

 

검정곡선은 농도에 대한 흡광도 높이로 작성한다. 시료의 농도는 표준용액의 흡광도 높이에 대한 시료의 흡광도 높이를 비교하여 계산한다.

 

농도 (mg/L) = (y - b) / a

y : 시료의 흡광도

b : 검정곡선의 절편

a : 검정곡선의 기울기

관련글

수질 크롬(Cr) 분석법 - 원자흡수분광광도법(AAS)

수질 크롬(Cr) 분석법 - 유도결합플라스마-원자발광분광법(ICP)

수질 크롬(Cr) 분석법 - 유도결합플라스마-질량분석법(ICP/MASS)