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

수질오염공정시험기준(ES 04414.4a)

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

이 시험기준은 물속에 존재하는 크롬을 측정하는 방법으로, 시료를 산분해법, 용매추출법으로 전처리 후 시료를 고온 플라스마에 분사시켜 이온화된 원소를 진공상태에서 질량 대 전하비 (m/z)에 따라 분리하는 방법이다. 이 시험기준은 ES 04400.4b 금속류-유도결합플라스마-질량분석법에 따른다.

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수질오염공정시험기준(ES 04400.4c)

금속류-유도결합플라스마-질량분석법(ICP/MASS)

1.0 개요

1.1 목적

이 시험기준은 물속에 존재하는 중금속을 분석하기 위하여 유도결합플라스마 질량분석법을 사용한다. 유도결합플라스마 질량분석법은 6,000 K ∼ 10,000 K의 고온 플라스마에 의해 이온화된 원소를 진공상태에서 질량 대 전하비 (m/z)에 따라 분리하는 방법으로, 분석이 가능한 원소는 구리, 납, 니켈, 망간, 바륨, 비소, 셀레늄, 아연, 안티몬, 카드뮴, 주석, 크롬 등이다.

1.2 적용범위

이 시험기준은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며, 금속의 분석 시 분석질량, 정량한계는 표 2를 참조한다.

[주 1] 표 2의 정량한계 목표 값보다 낮은 정량한계를 얻을 수 있는 기기를 사용할 수 있는 경우 소급성이 인정된다면 정량한계로 사용할 수 있다.

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4.0 시약 및 표준용액

4.1 시약

유도결합플라스마-질량분석기의 고감도 때문에 사용되는 시약과 산은 불순물이 없는 고순도 등급의 미량금속 측정용을 사용한다. 시약 준비과정은 ES 04400.3b 금속류-유도결합플라스마-원자발광분광법에 따른다.

 

4.2 표준용액

4.2.1 표준원액(1,000 mg/L)

ES 04400.1c 금속류-불꽃 원자흡수분광광도법의 4.2 표준원액 제조법에 따른다.

 

4.2.2 표준용액(10 mg/L)

표준원액(1,000 mg/L) 1.0 mL를 100 mL 부피플라스크에 넣고 표준원액과 같은 양의 산을 넣어 정제수를 표선까지 채운다. 이 용액은 사용 시 항상 새로 조제한다.

 

4.2.3 표준용액(0.1 mg/L)

표준용액(10 mg/L) 1.0 mL를 100 mL 부피플라스크에 넣고 표준원액과 같은 양의 산을 넣어 정제수를 표선까지 채운다. 이 용액은 사용 시 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 기기 최적화

 

7.2.2 유도결합플라스마-질량분석법에 의한 분석조건의 예를 표 3에 나타내었다.

 

7.2.3 플라스마를 켜고 30분 후 튜닝 용액으로 기기 업체에서 제시하는 기기 초기화, 질량보정, 기체유량 최적화 과정을 수행한다.

 

7.2.4 산화물생성 및 2가 이온생성에 의한 간섭을 억제하기 위하여 산화세륨/세륨 (CeO/Ce) 및 바륨 2가 이온/바륨 (Ba2+/Ba) 비를 측정하여 각각의 비율이 5 %를 넘지 않도록 최적화한다. 단, 산화물 생성 및 2가 이온 생성을 측정하기 위해 기기 제조업체에서 제시된 방법이 있다면 그에 따르도록 한다.

 

7.2.5 해당 원소의 분해능을 확인하여야 하며, 최적의 감도를 위해서는 피크높이의 5 %에서 0.75 amu의 분해능을 가져야 한다.

7.2.6 튜닝 용액으로 5회 이상 측정하여 기기의 반복성을 확인한다. 이 때 측정결과의 표준편차는 각 원소 별로 모든 원소에 대해 5 %이내이어야 한다.

 

7.2.7 시료에 대한 정보가 없을 경우 500배 정도 희석하여 사전에 낮은 질량에서 높은 질량을 스캔하여 농도 범위를 파악한다.

 

7.2.8 만약 0.1 amu 이상 질량의 차이가 날 경우 질량 검정 (mass calibration)을 실시한다.

 

7.3 검정곡선의 작성

7.3.1 검정곡선법

7.3.1.1 항목별 표준용액 또는 혼합표준용액을 시료의 농도에 따라 0 mL ∼ 25 mL범위 내에서 100 mL 부피플라스크에 단계적으로 취한다.

 

7.3.1.2 여기에 시료 용액과 동일한 조건이 되도록 산을 가한 후 정제수를 표선까지 채운다. 이 용액에 대해 표준용액의 농도와 측정세기에 대한 검정곡선을 작성한다.

 

7.3.1.3 정제수를 취하여 표준용액과 유사한 용매 조건이 되도록 정제수에 산을 가하여 조제한다. 이 용액에 대해 측정세기를 측정하여,표준용액에 대해 얻은 측정세기를 보정하고 분석항목 각각의 농도와 측정세기와의 관계로부터 검정곡선을 작성한다.

 

7.3.2 표준물질첨가법

7.3.2.1 시료 적당량(75 mL 미만)을 3개 ∼ 5개의 100 mL 부피플라스크에 동일한 양을 첨가한다.

 

7.3.2.2 항목별 표준용액을 시료의 농도에 따라 0 mL부터 순차적으로 25 mL까지 시료가 들어있는 부피플라스크에 단계적으로 첨가하고 정제수로 표선까지 채운다.

 

7.3.2.3 따로 정제수를 취하여 시료와 유사한 용매 조건이 되도록 정제수에 산을 가하여 조제하여 바탕값 보정 시료로 사용한다.

 

7.3.2.4 바탕값 보정 시료를 측정하여 분석기기의 바탕값을 보정한 다음 시료의 측정세기를 측정하여 표준물질 첨가 농도에 따른 측정세기와의 관계식을 작성 한다.

 

7.3.2.5 작성된 관계식으로부터 관계식의 기울기와 절편을 구하고 계산식에 따라 농도를 구한다.

 

7.3.3 내부표준법

7.3.3.1 금속 개별 혹은 혼합표준용액 0 mL ∼ 25 mL를 100 mL 부피플라스크에 단계적으로 취하고, 내부표준용액 10 mL를 각각 첨가한다. 이를 시료와 동일한 조건이 되도록 산을 가한 후, 정제수를 표선까지 채운다.

 

7.3.3.2 이 용액을 유도결합플라스마-질량분석법에 따라 플라스마 토치 중에 분무하여 원소의 질량세기와 내부표준용액의 측정세기를 측정한 후, 각 성분의 농도에 대한 각 성분들과 내부표준용액과의 질량세기 비를 구하여 검정곡선을 작성한다.

[주 3] 유도결합플라스마-질량분석법에서는 내부표준법을 시료의 농도나 매질에 의한 감도변화를 보정하기 위한 수단으로 주로 사용된다.

 

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8.0 결과보고

 

8.1 검정곡선법

 

농도 (mg/L) = (y-b) / a 

y : 시료의 측정세기

b : 검정곡선의 절편

a : 검정곡선의 기울기

 

8.2 표준물질첨가법

 

농도 (mg/L) = (y-b) / a

y : 표준물질이 첨가되지 않은 시료의 측정세기

b : 표준물질 첨가에 따른 관계식의 절편

a : 표준물질 첨가에 따른 관계식의 기울기

 

8.3 내부표준법

 

농도 (mg/L) = (y-b) / a

y : 시료의 측정세기/내부표준물질의 측정세기

b : 검정곡선의 절편

a : 검정곡선의 기울기

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