Veden raudan määritys, fotometrinen menetelmä

Yleistä
Menetelmä soveltuu raudan määrittämiseen luonnonvesistä ja vähäisessä määrin likaantuneiden vesistä laboratorio-olosuhteissa. Suurin määritettävissä oleva rautapitoisuus on 1500 µg/l ja pienin on 5 µg/l. Rauta esiintyy pohjavesissä ja humukseen sitoutuneena pintavesissä. Rautasuoloja käytetään vedenkäsittelyssä, tällöin kohonnut rautapitoisuus on merkki häiriöstä vedenkäsittelyssä. Rauta aiheuttaa ruostekerrostumia saniteetti- ja talouskalusteisiin, ruostetahroja pyykkiin ja veteen ruosteen maun.

Määritelmä
Rauta saatetaan reagoivaan muotoon hapettamalla sitä peroksodisulfaatilla happamissa olosuhteissa. Hapetus tehdään autoklavoimalla. Rauta(III) pelkistetään hydroksyyliammonium-kloridilla rauta(II), joka muodostaa TPTZ:n kanssa violetin kompleksiyhdisteen Fe(TPTZ)₂²⁺ pH-alueella 3,4 - 5,8. Yhdisteen absorbanssi mitataan aallonpituudella 593nm.

Virhelähteet
Happipitoisesta luonnonvesissä suurin osa raudassa esiintyy humukseen sitoutuneena kompleksiyhdisteenä, kolloidisena saostumana tai sitoutuneena kiintoaineeseen. Hapettomissa tai hyvin happamissa olosuhteissa kaikki rauta on ionimuodossa. Raudan kokonaispitoisuutta määrityttäessä on välttämätöntä hapettaa näyte, jotta rauta saadaan määritettävään muotoon. Hapettaminen poistaa tavallisesti myös näytteen värin ja hajottaa orgaanisen aineen, joka voisi häiritä määritystä.
Kupari, koboltti ja nikkeli muodostavat värillisiä kompleksiyhdisteitä TPTZ:n kanssa. Jos kuparipitoisuus on alle 2,5 mg/l, kobolttipitoisuus on alle 2,4 mg/l ja nikkelipitoisuus on alle 5,3 mg/l, on suhteellinen virhe pienempi kuin +2%. Hopea, elohopea ja vismutti tekevät myös TPTZ:n kanssa saostuvia kompleksiyhdisteitä. Häiriö poistetaan lisäämällä ylimäärin TPTZ:a. Molybdeeni voi molybdaattimuodossa häiritä omalla värillään raudan määritystä. Luonnonvesissä yllämainittuja aineita on niin vähän, etteivät ne aiheuta häiriötä. Mikäli tutkitaan teollisuusjätevesiä, häiriötekijöiden vaikutus tutkitaan näytteen rautapitoisuuteen.

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.
Kaliumperoksodisulfaatti (K₂S₂O₈)
Hydroksyyliammoniumkloridi
Liuotetaan 10g hydroksyyliammoniumkloridi (HONH₃ Cl) veteen ja laimennetaan 100ml.
TPTZ-liuos, 0,001 mol/l
Liuotetaan 0,078g 2,4,6,-tri(2´-pyridyyli)-1,3,5-triatsiini(C₃N₃(C₅H₄N)₃) muutamaan tippaan väkevää suolahappoa (tiheys 1,19 g/ml) ja laimennetaan vedellä 250 ml. Liuos säilyy useita kuukausia.
Raudan perusliuos, 100 mg/l
Liuotetaan 0,702 g diammoniumrauta(II)sulfaattihydraattia eli Mohrin suolaa((NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 6H₂O) veteen 1000ml mittapullossa, lisätään 10ml 4mol/l rikkihappoa ja täytetään merkkiin. Liuos säilytetään lasipullossa ja liuos säilyy useita kuukausia.
Raudan työliuos, 2mg/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 593 nm aallonpituudella ja johon kuuluu 10 - 50 mm kyvetit.
Autoklaavi
Autoklaavina voidaan käyttää painekattilaa, jonka avulla saadaan 120 ºC lämpötila.
Hapetuspullot
50 - 100ml:n lasipulloja, joissa hiostulpat tai kierrekorkit. Rauta absoboituu helposti lasi- ja muotiastioiden pintaan. Hapetuspullot tulisi pestä 2 mol/l suolahapolla raudan määrityksen jälkeen.

Raudan määritys
Näytteenkäsittely
Kaikki näytteet, raudan 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 0,25 ± 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.
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, 50,0, ja 75,0 ml raudan työliuosta 100 ml mittapulloon, lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään vedellä merkkiin. Liuokset sisältävät rautaa 10, 20, 40, 100, 200, 500, 1000 ja 1500 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 raudan työliuosta 100 ml mittapulloon, lisätään 1,0 ml 4 mol/l rikkihappoa ja täytetään vedellä merkkiin. Liuokset sisältävät rautaa 500µg/l.

Raudan määritys
Hapetettuihin liuoksiin lisätään seuraavassa järjestyksessä 2,0 ml hydroksyyliammoniumkloridi-liuosta, 2,0 ml TPTZ-liuosta ja 2,0 ml natriumasetaattiliuosta sekoittaen lisäyksen jälkeen. Vertailuliuosten ja näytteiden absorbanssi mitataan aikaisintaan 5 min ja viimeistään 2 tunnin kuluttua viimeisestä reagenssilisäystä aallonpituudella 593 nm nollanäyte referenssinä. Liuokset, joiden rautapitoisuus on 10 - 500 µg/l, mitataan 50 mm:n kyvetissä. Liuokset, joiden rautapitoisuus on 40 - 1500 µg/l, mitataan 10 mm:n kyvetissä. Kullekin kyvettikoolle tehdään oma vertailukäyrä, jonka tulee olla lineaarinen. Näyte, jonka pitoisuus on pienempi kuin 20 µg/l, saattaa reagensseissa oleva rauta häiritä määritystä.

Tulosten laskeminen
Näytteen rautapitoisuus lasketaan vertailukäyrältä ja huomioidaan mahdolliset laimennukset.
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

Etusivu > Ympäristöanalyysit > Rauta

Mittaus-
pöytäkirja
(32 kt Word)

Raportointi-
kaavake
(33 kt Word)