Palaute
Sivukartta

Etusivu > Ympäristöanalyysit > Mangaani vedestä
 

Veden mangaanin määritys, fotometrinen menetelmä

Yleistä
Menetelmä soveltuu mangaanin määrittämiseen puhtaista ja vähäisessä määrin likaantuneiden vesistä laboratorio-olosuhteissa. Suurin määritettävissä oleva mangaanipitoisuus on 1500 µg/l ja pienin on 5 µg/l. Mangaania esiintyy korkeina pitoisuuksina pohjavesissä samanaikaisesti raudan kanssa. Mangaanin terveyshaitoista ei ole yksiselitteistä näyttöä, mutta mangaani aiheuttaa veteen epämiellyttävää makua ja kerrostumia saniteetti- ja talouskalusteisiin sekä tahraa pyykkiä.

Määritelmä
Mangaani saatetaan reagoivaan muotoon hapettamalla sitä peroksodisulfaatilla happamissa olosuhteissa. Hapetus tehdään autoklavoimalla. Mangaani(II) muodostaa  formaldoksiimin kanssa oranssinpunaisen kompleksiyhdisteen pH-alueella 9,0 - 10,5. Yhdisteen absorbanssi mitataan aallonpituusalueella 450 nm.

Virhelähteet
Happipitoisesta luonnonvesissä suurin osa mangaani esiintyy humukseen sitoutuneena kompleksiyhdisteenä, kolloidisena saostumana tai sitoutuneena kiintoaineeseen. Hapettomissa tai hyvin happamissa olosuhteissa kaikki mangaani on ionimuodossa. Mangaanin kokonaispitoisuutta määrityttäessä on välttämätöntä hapettaa näyte, jotta mangaani saadaan määritettävään muotoon. Hapettaminen poistaa tavallisesti myös näytteen värin ja hajottaa orgaanisen aineen, joka voisi häiritä määritystä.
Rauta häiritsee muodostamalla formaldoksiimin kanssa värillisen kompleksiyhdisteen, jonka absorptiomaksimi on lähellä aallonpituutta 450 nm. Rauta voidaan sitoa EDTA:lla hydroksyyliammoniumkloridin läsnäollessa, jolloin rauta- formaldoksiimikompleksiyhdisteen väri heikkenee.
Koboltti ja nikkeli voivat aiheuttaa liian suuri mangaanituloksia, jos niiden pitoisuudet ovat suuremmat kuin 1 mg/l. Ortofosfaatti-fosfaattipitoisuuden ollessa suurempi kuin 1,5 mg/l, voidaan kalsiumin läsnäollessa saada liian pieniä mangaanipitoisuuksia. Luonnonvesissä yllämainittuja aineita on niin vähän, etteivät ne aiheuta häiriötä. Määritettäessä mangaania merivedestä, jonka saliniteetti on suurempi kuin 2,7 ‰ tai kalsiumin ja magnesiumin konsentraatioiden summa on suurempi kuin 5 mmol/l, näytteeseen on lisättävä suurehko määrä EDTA:ta sitomaan kalsium ja magnesium. Mikäli tutkitaan teollisuusjätevesiä, häiriötekijöiden vaikutus tutkitaan näytteen mangaanipitoisuuteen.

Reagenssit
Reagensseina käytetään analyysipuhdasta laatua. 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.
  • Kaliumperoksodisulfaatti (K2S2O8)
  • Formaldoksiimiliuos
    Liuotetaan 10 g  hydroksyyliammoniumkloridi (HONH3 Cl) noin 50 ml vettä, lisätään 5 ml 35% formaldehydiliuosta (HCHO, tiheys 1,08 g/ml) ja laimennetaan 100 ml:ksi. Säilytetään pimeässä ja viileässä. Liuos säilyy kuukauden.
  • Rautaliuos
    Liuotetaan 0,32 g  diammoniumrauta(II)sulfaattihydraattia eli Mohrin suolaa((NH4)2Fe(SO4)2 6H2O) veteen 500ml mittapullossa, lisätään 2ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään merkkiin. Liuos säilytetään pimeässä ja liuos säilyy useita kuukautta.
  • Ammoniakkiliuos
    Laimennetaan 375 ml 25% ammoniakkiliuosta (NH3 tiheys 0,91 g/ml) vedellä 500 ml:ksi. Liuos säilytetään tiiviisti suljetussa lasipullossa ja liuos on uusittava muutaman viikon välein.
  • Hydroksyyliammoniumkloridi
    Liuotetaan 25 g hydroksyyliammoniumkloridi (HONH3 Cl) veteen ja laimennetaan 100ml. Liuos säilytetään pimeässä ja liuos säilyy useita kuukautta.
  • EDTA-liuos 0,25 mol/l (saliniteetti ≤ 2,7‰)
    Liuotetaan 23g EDTAn dinatriumsuolaa (C10H14 N2O8 Na2 2H2O) veteen 250 ml mittapullossa ja laimennetaan merkkiin. Liuos säilyy useita kuukausia.
  • EDTA-liuos 1,0 mol/l (saliniteetti ≥ 2,7‰)
    Liuotetaan 200g EDTAn tetranatriumsuolaa ((NaCOOCH2)NCH2CH2N(CH2COONa) 2H2O) veteen 500 ml mittapullossa ja laimennetaan merkkiin. Liuos säilyy useita kuukausia. Koska EDTA:n dinatriumsuola on niukkaliukoinen veteen, käytetään tetranatriumsuolaa.
  • Mangaanin perusliuos, 100 mg/l
    Liuotetaan 0,308 g  mangaani(II)sulfaattimonohydraattia (MnSO4 H2O) veteen 1000ml mittapullossa, lisätään 10ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään merkkiin. Liuos säilytetään lasipullossa ja liuos säilyy useita kuukautta.
  • Mangaanin työliuos, 2 mg/l
    Pipetoidaan 20,0 ml raudan perusliuosta 1000 ml mittapulloon, lisätään 10ml 4 mol/l rikkihappoa ja laimennetaan vedellä merkkiin. Liuos valmistetaan jokaisen käyttökerran yhteydessä.

Laitteet ja välineet

  • Fotometri, jolla voidaan mitata absorbanssi 450 nm aallonpituudella ja johon kuuluu 50 - 100 mm kyvetit.
  • Autoklaavi
    Autoklaavina voidaan käyttää painekattilaa, jonka avulla saadaan 120 C lämpötila.
  • Hapetuspullot
    50 – 100ml:n lasipulloja, joissa hiostulpat tai kierrekorkit. Mangaani absorboituu helposti lasi- ja muotiastioiden pintaan. Hapetuspullot tulisi pestä 2 mol/l suolahapolla mangaanin määrityksen jälkeen.

Mangaanin määritys
Näytteenkäsittely
Kaikki näytteet, mangaanin vertailuliuokset ja nollanäyte kestävöidään lisäämällä 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa 100 ml:aan näytettä.

  • Hapetusta varten pipetoidaan 25 ml kestävöityä näytettä ja lisätään 0,50 ± 0,05 g kaliumperoksodisulfaattia. Pullot suljetaan tiiviisti ja ravistetaan, kunnes suola on liuennut. Näytettä keitetään 30 minuuttia autoklaavissa (200 kPa paine ja lämpötila 120 °C) ja jäähdytetään huoneenlämpöisiksi. Tee kolme rinnakkaista näytettä.
    Jos näytteessä on paljon kloridia (meri- ja murtovesi), siihen lisätään hapetuksen jälkeen veitsenkärjellinen hydroksyyliammoniumkloridia pelkistämään kloori. Reaktioaika on 1 min.
  • Pipetoidaan 0,5,  1,0,  2,0,  5,0,  10,0,  25,0 ja 50,0 ml mangaanin työliuosta 100 ml mittapulloon, lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään vedellä merkkiin. Liuokset sisältävät mangaania10, 20, 40, 100, 200, 500 ja1000 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 10,0ml mangaanin työliuosta 100 ml mittapulloon, lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään vedellä merkkiin. Liuokset sisältävät mangaania 200µg/l.

Mangaanin määritys, saliniteetti ≤ 2,7‰
Hapetettuihin liuoksiin lisätään minuutin kuluessa seuraavassa järjestyksessä 2,0 ml  formaldoksiimi-liuosta, 1,0 ml rauta-liuosta ja 5,0 ml ammoniakki-liuosta sekoittaen lisäyksen jälkeen. Odotetaan 5 minuuttia ja lisätään 2,0 ml 0,25 mol/l EDTA-liuosta ja 2,0 ml hydroksyyliammoniumliuosta. Sekoita huolellisesti. Vertailuliuosten ja näytteiden absorbanssi mitataan aikaisintaan 30 min ja viimeistään 2 tunnin kuluttua viimeisestä reagenssilisäystä aallonpituudella 450 nm nollanäyte referenssinä. Liuokset, joiden mangaanipitoisuus on 10 – 500 µg/l, mitataan 100 mm:n kyvetissä. Liuokset, joiden mangaanipitoisuus on 100 – 1000 µg/l, mitataan 50 mm:n kyvetissä. Kullekin kyvettikoolle tehdään oma vertailukäyrä, jonka tulee olla lineaarinen.

Mangaanin määritys, saliniteetti ≥ 2,7‰
Hapetettuihin liuoksiin lisätään minuutin kuluessa seuraavassa järjestyksessä 2,0 ml  formaldoksiimi-liuosta, 1,0 ml rauta-liuosta ja 5,0 ml ammoniakki-liuosta sekoittaen lisäyksen jälkeen. Odotetaan 5 minuuttia ja lisätään 5,0 ml 1,0 mol/l EDTA-liuosta ja 2,0 ml hydroksyyliammoniumliuosta. Sekoita huolellisesti. Vertailuliuosten ja näytteiden absorbanssi mitataan aikaisintaan 30 min ja viimeistään 2 tunnin kuluttua viimeisestä reagenssilisäystä aallonpituudella 450 nm nollanäyte referenssinä. Liuokset, joiden mangaanipitoisuus on 10 – 500 µg/l, mitataan 100 mm:n kyvetissä. Liuokset, joiden mangaanipitoisuus on 100 – 1000 µg/l, mitataan 50 mm:n kyvetissä. Kullekin kyvettikoolle tehdään oma vertailukäyrä, jonka tulee olla lineaarinen.

Tulosten laskeminen
Näytteen mangaanipitoisuus lasketaan vertailukäyrältä ja huomioidaan mahdolliset laimennukset.

Suhteellinen virhe % = RSD= 100s/x, jossa
x= keskiarvo
s= keskihajonta
Luottamusrajat  95% todennäköisyydelle  x ± s tn-1 / √n , jossa
tn-1= 4,30 ( jos n = 3 )
√n = √3 = näytteen rinnakkaismääritykset

Etusivu > Ympäristöanalyysit > Mangaani vedestä


Mittaus-
pöytäkirja

(33 kt Word)

Raportointi-
kaavake

(33 kt Word)