Veden kokonaisfosforin määritys hajotus peroksodisulfaatilla

Etusivu > Ympäristöanalyysit > Fosfori vedestä Etusivu > Analyysiohjeet > Veden kokonaisfosforin määritys hajotus peroksodisulfaatilla
Veden kokonaisfosforin määritys hajotus peroksodisulfaatilla
Yleistä Menetelmä soveltuu kokonaisfosforin määrittämiseen luonnonvesistä ja useimmista asumajätevesistä laboratorio-olosuhteissa. Teollisuuden jätevesille, joissa on paljon orgaanista ainetta, menetelmä ei sovi. Suurin määritettävissä oleva kokonaisfosforipitoisuus on 800 µg/l ja pienin on 2 µg/l. Määritelmä Kokonaisfosfori voidaan tehdä joko suodattamattomasta näytteestä tai 0,4 µm kalvosuodattimella suodatetusta näytteestä. Epäorgaaniset fosfaattikompleksiyhdisteet ja orgaanisesti sitoutunut fosfaatti muutetaan ortofosfaatiksi hapettamalla sitä peroksodisulfaatilla happamissa olosuhteissa. Hapetus tehdään autoklavoimalla. Liuoksessa, joka on rikkihapon suhteen 0,2 mol/l, ortofosfaatti muodostaa molybdaatin ja kolmiarvoisen antimonin kanssa antimoni-12-fosforimolybdeeni-happoa. Askorbiinihappo pelkistää sen siniseksi kolloidiseksi kompleksiyhdisteeksi. Kompleksiyhdisteen absorbanssi, joka mitataan 880 nm aallonpituudella, on verrannollinen ortofosfaattipitoisuuteen. Virhelähteet Käsiteltäessä peroksodisulfaatilla paljon kloridia sisältäviä näytteitä, muodostuu vapaata aktiivista klooria. Värin kehitysvaiheessa askorbiinihappo pelkistää kloorin. Silikaatti ja arsenaatti muodostavat samanvärisiä molybdaattikompleksiyhdisteitä kuin ortofosfaatti. Jos silikaattipitoisuus on alle 5 mg/l, se ei häiritse määritystä. Lisäksi silikaattikompleksi muodostuu hitaasti. Jos näytteen absorbanssi mitataan 10 minuutin kuluttua viimeisestä reagenssilisäyksestä, 5- 10 mg/l Si ei häiritse. Mutta 2µg/l arsenaattiarseenia aiheuttaa värin, joka vastaa noin 1µg/l ortofosforia. Arsenaatin vaikutus voidaan poistaa pelkistämällä arsenaatti arseniitiksi tiosulfaatilla, kun arsenaatin pitoisuus on alle 0,4 mg/l. Fluoridi häiritsee fosforin määritystä, jos sitä on yli 70 mg/l. Seleeni(IV) häiritsee fosforin määritystä, jos sitä on yli 0,4 mg/l. Kupari häiritsee fosforin määritystä, jos sitä on yli 10 mg/l. Vanadiini (V⁵⁺) häiritsee fosforin määritystä, jos sitä on yli 10 mg/l. Rauta häiritsee fosforin määritystä, jos sitä on yli 20 mg/l. Kromi (Cr³⁺ ja Cr⁶⁺) häiritsee fosforin määritystä, jos sitä on yli 50 mg/l. vanadiini, rauta ja kromi aiheuttavat korkeintaan 5% suhteellisen virheen. Reagenssit Reagensseina käytetään analyysipuhdasta laatua. Vesi Puhdistetun veden sähkönjohtavuuden on oltava < 0,1 µS/cm eikä siinä saa olla yli 45 µm läpimittaisia hiukkasia. Rikkihappo 4 mol/l Sekoitetaan varovasti rikkihappoa (tiheys 1,84 g/ml) n. 350 ml vettä 500 ml mittapullossa. Liuos jäähdytetään huoneenlämpöiseksi ja laimennetaan merkkiin. Rikkihappo 0,4 mol/l Laimennetaan 10 ml 4 mol/l rikkihappoa puhdistetulla vedellä litraksi. Kaliumperoksodisulfaattiliuos (K₂S₂O₈) liuotetaan 5g kaliumperoksodisulfaattia (K₂S₂O₈) 100 ml vettä. Kyllästetty liuos säilytetään tumassa lasipullossa. Liuos säilyy kaksi viikkoa. Askorbiinihappoliuos 50 g/l Liuotetaan 5g askorbiinihappoa (C₆H₈O₆) veteen ja laimennetaan 100ml. Liuos säilytetään tumassa lasipullossa pimeässä ja viileässä. Liuos voi käyttää niin kauan kuin se on väritön. Molybdaattireagenssi Sekoitetaan 120 ml väkevää rikkihappoa (tiheys 1,84 g/ml) 170 ml vettä. Liuos jäähdytetään huoneenlämpöiseksi. Liuotetaan 13g ammoniumheptamolybdaattitetrahydraattia ((NH₄)₆Mo₇O₂₄ 4H₂O) 100 ml vettä. Liuotetaan 0,35g kaliumantimoni(III)oksiditartraattia (K(SbO)C₄H₄O₆) 100 ml vettä. Molybdaattireagenssi valmistetaan laittamalla jäähtynyt rikkihappo 500ml mittapulloon. Lisää molybdaattiliuos ja sekoita. Lisää antimoniliuos ja sekoita. Laimenna vedellä merkkiin. Säilyy tummassa pullossa noin kaksi kuukautta. Sameuden ja värin korjausreagenssi Liuotetaan 2,5g askorbiinihappoa (C₆H₈O₆) veteen ja lisätään 12 ml väkevää rikkihappoa (tiheys 1,84 g/ml). Liuos jäähdytetään huoneenlämpöiseksi ja laimennetaan 100 ml. Liuos säilytetään tumassa lasipullossa pimeässä ja viileässä. Liuos voi käyttää niin kauan kuin se on väritön. Fosforin perusliuos, 50 mg/l fosforia Liuotetaan 0,2197 g kaliumdivetyfosfaattia (KH₂PO₄ , kuivattu 1h 105°C) veteen 1000ml mittapullossa, lisätään 10ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään merkkiin. Liuos säilytetään lasipullossa ja liuos säilyy kolme kuukautta. Fosforin työliuos I, 1mg/l fosforia Pipetoidaan 10,0 ml fosforin perusliuosta 500 ml mittapulloon ja laimennetaan vedellä merkkiin. Liuos valmistetaan jokaisen käyttökerran yhteydessä. Fosforin työliuos II, 200 µg/l fosforia Pipetoidaan 100 ml fosforin työliuos I 500 ml mittapulloon ja laimennetaan vedellä merkkiin. Liuos valmistetaan jokaisen käyttökerran yhteydessä. Työliuos II luonnonvesille. Natriumhydroksidiliuos, 4 mol/l Liuotetaan 160g natriumhydroksidia (NaOH) noin 800ml vettä samalla sekoittaen. Jäähdytä huoneenlämpöiseksi ja laimenna litraksi. Liuos säilytetään muovipullossa. Suolahappoliuos 2 mol/l Lisätään 160 ml väkevää suolahappoa (HCl, tiheys 1,19g/ml ) 500 ml vettä ja laimennetaan litraksi. Laitteet ja välineet Laboratoriovälineistöstä kaikki muoviset ja lasiset astiat liuotetaan 2 mol/l HCl vuorokausi. Kyvetit ja hapetuspullot puhdistetaan 4 mol/l NaOH, jos niiden pintaan on muodostunut molybdeenisinikalvo. Pesun jälkeen laboratoriovälineistö huuhdellaan huolellisesti vedellä ja suojataan pölyltä. Fotometri, jolla voidaan mitata absorbanssi 880 nm aallonpituudella ja johon kuuluu 10 - 50 mm kyvetit. Jos mitataan 700 nm aallonpituudella herkkyys pienenee 30%. Autoklaavi Autoklaavina voidaan käyttää painekattilaa, jonka avulla saadaan 120 °C lämpötila. Hapetuspullot 50 – 100ml:n lasipulloja, joissa hiostulpat tai kierrekorkit. Korkeista ei saa irrota fosforia. Molybdeeni absoboituu lasi- ja muotiastioiden pintaan. Hapetuspullot puhdistetaan 4 mol/l NaOH, jos niiden pintaan on muodostunut molybdeenisinikalvo. Suodatinlaitteisto Laitteisto vakuumisuodatusta varten. Esisuodattimet Lasikuitusuodattimia säilytetään vedessä. Lasikuitusuodattimet läpäisevät suurempia hiukkasia kuin kalvosuodattimet. Kalvosuodattimet Kalvosuodattimia, joiden huokoskoko on 0,4 µm, käsitellään samoin kuin lasikuitusuodattimia. Fosforin määritys Näytteenkäsittely Jos kokonaisfosfori tehdään suodatetusta näytteestä, suodatus tehdään mahdollisimman pian näytteenoton jälkeen ja ennen näytteen kestävöintiä, mieluiten näytteenottopaikalla. Kostea suodatin siirretään pinseteillä vedellä huuhdottuun suppiloon. Esisuodatuksessa ensimmäiset 20 ml heitetään pois ja loppusuodos otetaan talteen. Kalvosuodatus tehdään kuten esisuodatus. Jos näyte sisältää yli 800 µg/l fosforia, laimenna näyte ennen kestävöintiä. Kaikki näytteet, fosforin vertailuliuokset ja nollanäyte kestävöidään lisäämällä 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa 100 ml:aan näytettä. Näytettä säilytetään pimeässä ja viileässä. Hapetusta varten pipetoidaan 25 ml kestävöityä näytettä ja lisätään 25 ml 0,04 mol/l rikkihappoa ja 5,0 ml kaliumperoksodisulfaattiliuosta. Pullot suljetaan tiiviisti ja sekoitetaan, Näytettä keitetään 30 minuuttia autoklaavissa (200 kPa paine ja lämpötila 120 °C) ja jäähdytetään huoneenlämpöisiksi. Pipetoidaan 1,0, 2,0, 5,0, 10,0, 25,0, 50,0, ja 75,0 ml fosforin työliuosta 100 ml mittapulloon, lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään vedellä merkkiin. Liuokset sisältävät fosforia 10, 20, 50, 100, 250, 500, 750 µg/l. Nollanäyte valmistetaan 100ml puhdistettua vettä ja lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa. Pipetoidaan 25,0 ml happamaksi vertailuliuoksia ja nollanäytettä hapetuspulloihin ja hapetetaan kuten näytteet. Referenssinäyte Pipetoidaan 25,0ml fosforin työliuosta 100 ml mittapulloon, lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään vedellä merkkiin. Liuokset sisältävät fosforia 250µg/l. Fosforin määritys Hapetettuihin liuoksiin lisätään seuraavassa järjestyksessä 1,0 ml askorbiinihappoliuosta, sekoitetaan ja odotetaan puoli minuuttia. Lisätään 1,0 ml molybdaattireagenssia ja sekoitetaan. Vertailuliuosten ja näytteiden absorbanssi mitataan aikaisintaan 10 min ja viimeistään 30 minuutin kuluttua viimeisestä reagenssilisäystä aallonpituudella 880 nm nollanäyte referenssinä. Liuokset, joiden fosforipitoisuus on 500 µg/l, antaa absorbanssiksi 0,3käytettäessä 880 nm aallonpituutta 10 mm:n kyvettiä. Kullekin kyvettikoolle tehdään oma vertailukäyrä, jonka tulee olla lineaarinen. Tulosten laskeminen Näytteen fosforipitoisuus lasketaan vertailukäyrältä ja huomioidaan mahdolliset laimennukset. Tulokset annetaan mikrogrammoina fosforia litraa kohti (µg/l P ) ilmoitettuna kahdella merkitsevällä numerolla. Tulokset, jotka ovat alle 10 µg/l, pyöristetään lähimpään kokonaislukuun. Tulokset, jotka ovat alle 2 µg/l, merkitään <2 µg/l. Suhteellinen virhe % = RSD= 100s/x, jossa x= keskiarvo s= keskihajonta Luottamusrajat 95% todennäköisyydelle x ± s t_n-1 / √n , jossa t_n-1= 4,30 ( jos n = 3 ) √n = √3 = näytteen rinnakkaismääritykset Liitteessä 1 on fosforin eri fraktiot ja reagenssien tarkastus Liite 1 1. Fosforin eri fraktiot Fosfori voi esiintyä vedessä erilaisissa kemiallisissa muodoissa kuten ortofosfaattina, fosfaattikomplekseina ( polyfosfaatit, metafosfaatit) tai orgaanisesti sitoutuneena fosforina. Käytännössä erotetaan liuennut ja kiintoaineeseen sitoutunut fosfaatti suodattamalla. Tämän työohjeen määritysmenetelmä on spesifinen ortofosfaatille. Vesinäytteestä voidaan määrittää fosfaatti suodattamattomasta näytteestä Vesinäytteestä voidaan määrittää kokonaisfosfori peroksodisulfaattihajotuksen jälkeen suodattamattomasta näytteestä Suodattamalla vesinäyte 0,4 µm kalvosuodattimella saadaan kiintoaineeseen sitoutunut fosfori, joka voidaan laskea kokonaisfosforin ja liuenneen kokonaisfosforin erotuksena Suodoksesta voidaan määrittää liuennut fosfaatti ja liuennut kokonaisfosfori peroksodisulfaattihajotuksen jälkeen 2. Reagenssien tarkastus Määritettäessä fosforia nollanäytteen on oltava vakio ja pieni verrattuna näytteen absorbanssiin. Jos absorbanssi on liian suuri joudutaan tarkastamaan vesi ja reagenssit. Sekoitetaan 25 ml 0,04 mol/l rikkihappoa, 1 ml askorbiinihappoliuosta ja 1 ml molybdaattireagenssia. ( A₁ ) Sekoitetaan 23 ml 0,04 mol/l rikkihappoa, 2 ml askorbiinihappoliuosta ja 2 ml molybdaattireagenssia. ( A₂ ) Sekoitetaan 23 ml 0,04 mol/l rikkihappoa, 5,0 ml perosodisulfaattiliuosta ja liuos autoklavoidaan. Lisätään 1ml askorbiinihappoliuosta ja 1 ml molybdaattireagenssia. ( A₃ ) Mitataan absorbanssit ja lasketaan seuraavasti: A_r = A₂ - A₁ värinmuodostuksessa käytettyjen reagenssien osuus absorbanssista A_v = 2A₁ - A₂ veden ja rikkihapon osuus absorbanssista A_o = A₃ - A₁ peroksodisulfaattiliuoksen osuus absorbanssista	Mittaus- pöytäkirja (36 kt Word) Raportointi- kaavake (33 kt Word)
Etusivu > Ympäristöanalyysit > Fosfori vedestä Etusivu > Analyysiohjeet > Veden kokonaisfosforin määritys hajotus peroksodisulfaatilla