Ağır metal analizi

AĞIR METALLERİN FOTOMETRİK ANALİZİ
Ağır metal analizi
Doğru ölçüm sonuçları, her zaman toplam metaller olarak belirlenen sınır değerlere güvenilir bir şekilde
uyabilmenin ön koşuludur. Bakır, nikel, çinko vb. ağır metaller, Hach® LCK küvet testleri yardımıyla sulu
numunelerde kolay ve güvenilir bir şekilde tayin edilir. Ancak, matriks faktörleri (örneğin iyon girişimi,
renk, bulanıklık vb.) ölçümü olumsuz yönde etkileyebilir ve yanlış sonuçlar elde edilmesine yol açabilir.
Eğer numune yeterince hazırlanmamışsa, EDTA, NTA ve sitrik asit gibi sıklıkla kullanılan kompleks
ajanları da, metal iyonlarını bağladıkları ve böylece tayin reaksiyonunu engelledikleri için, gerçeğinden
daha düşük sonuçlar elde edilmesine sebep olurlar. Bu yüzden, metaller analiz edilmeden önce, numune
sindirime tabi tutulmalıdır.
AĞIR METALLERİN FOTOMETRİK ANALİZİ
Numune hazırlama: Evet veya Hayır?
Toplam metal analizinden önce numunenin hazırlanması çok önemlidir. Bunun
sebebi, farklı teknik proseslerden gelen
atık su kompozisyonunun genellikle
bilinmemesidir. Gizli kompleks ajanları
(örn. elektrolitlerde, yağ giderici banyolarda ve temizlimele banyolarında),
banyo katkı maddeleri ile eklenebilir, bu
durumda numunenin analiz edilmeden
önce sindirilmesi gerekebilir.
Benzer etkenler, bulanık su için de geçerlidir. Sindirilmeden önce numune,
(askıdaki katıların eşit bir şekilde dağılmasını sağlamak üzere) homojen hale
getirilmedikçe, toplam metal içeriği
doğru olarak tayin edilemez. Katılara
bağlanmış metaller ortamdan uzaklaşacağı için, numune, hiçbir koşul altında
süzülmemelidir. Aksi takdirde, analiz
sonucu çok düşük olacaktır.
Çözünmüş metaller tayin edilecekse
durum farklıdır. Bu durumda, berrak
numuneler, uygun küvet testi kullanılarak hemen analiz edilebilirken, bulanık
ya da askıda katılar içeren numuneler,
analizden önce, membran filtrasyon
seti LCW904 (1,2 µm) veya LCW916
(0,45 µm) kullanılarak süzülebilir.
LCW902 Crack Setle
numune sindirimi
Asit, oksitleyici ajan ve tampon solüsyonu
ile LCW902 Crack Set
edilir. İstisnai hallerde, doğru değere
ulaşılamazsa (örneğin, numunenin
tamponlama kapasitesi yüksekse), ayrıca
sülfürik asit eklenmelidir.
Sindirimden sonra, hidroksit çökmesi
olmaması için pH kontrol edilmelidir.
İdeal olan, pH’ın 2,5 ve 5 arasında bulunmasıdır ve genellikle Crack Setteki
tampon çözelti eklendikten sonra bu
sağlanır. Olmazsa, doğru pH değeri
elde edilinceye kadar fazladan sülfürik
asit veya tampon çözelti eklenebilir
(ikisi de Crack Sette bulunmaktadır).
Crack Set, kurşun, kadmiyum, demir,
bakır, nikel ve çinko metal sindirimleri
için uygundur. Çözünmeyen ve kompleks
ağır metaller, bir oksitleyici ajanın bulunduğu bir asidik bir ortamda ısıtılarak
çözülürler (LT200 termostatta 100 °C’de
1 saat veya HT200S yüksek sıcaklık termostatta 15 dakika).
Sindirimden önce ve sonra elde edilen
değerlerin karşılaştırılması, sindirimin
gerekli olup olmadığını gösterir. Eğer
sindirilmiş numune yüksek ölçüm sonucu verirse, numunede sindirilmeden
önce analizde ölçülemeyen bağlı metaller mevcuttur. Bu durumda, toplam
metal analizinden önce numunenin
Crack Setle hazırlanması son derece
önemlidir.
Crack Set Faaliyeti
Şekil 1, Crack Setin, bir su numunesinde
nasıl davrandığını gösterir. Bu örnekte,
kompleks nikel bileşikleri, asidik bir ortamda oksidasyonla sindirilir.
Homojenizasyon
Bulanık numuneler, numune almadan
önce içeriğin eşit bir şekilde dağılması
için sindirim basamağından önce homojen hale getirilmelidirler. DIN 38402A30 – Temmuz 1998’e göre, manyetik
karıştırıcı frekansı, yüzey girdap derinliği,
sıvı yüksekliğinin % 10’u olacak şekilde
ayarlanmalıdır. Daha sonra, karıştırma
devam ederken, uygun numune hacmi
pipetle çekilmelidir.
Asit +
Oksitleyici ajan
Tampon solüsyonu
(kül suyu)
pH <1
pH 2,5-5
pH Ayarı
Sindirimden önce ve sonra pH ayarı,
özellikle hassas metal analizinde
önemlidir. Sindirimden önce gereken
1’den düşük pH değeri, Crack Set’de
bulunan sülfürik asit eklenerek elde
100°C’te LT200’de 1 saat
veya
HT200S’de 15 dakika
Şekil 1: Crack Set Faaliyeti: Sindirim sırasında, asit ve oksitleyici ajan, metal iyonlarını
komplekslerden ayırır.
AĞIR METALLERİN FOTOMETRİK ANALİZİ
Kompleks ajanlar, reaksiyon koşullarında
kırılırlar ve ağır metal iyonları (burada
nikel) çözeltiye geçerler. Bu ayrıca, genellikle renk ve bulanıklığı da ortadan
kaldırır (metal hidroksitler ve karbonatlar ve katılara bağlı metaller).
LCW902 Crack Setle numune hazırlanması genellikle, bu çalışma prosedüründe açıklandığı gibi gerçekleştirilir. Ancak
özel hallerde, prosedürü numuneye
ve onun matriksine göre düzenlemek
gerekebilir (örneğin çok kirli numuneler
veya yüksek tamponlama kapasiteli
numuneler).
Geliştirilmiş sindirim
kapasitesi: çift sindirim
İndirgeme ajanları, organik bileşenler
veya yüksek oranda metal kompleksi
mevcutsa, oksitleyici ajan miktarı, numuneyi tamamen sindirmeye yeterli
olmayabilir.
Sadece numuneyi seyreltmek, matriksteki girişim faktörlerini azaltırken, sindirim kapasitesini de artırır.
Oksitleyici ajan miktarını artırmak, sindirim kapasitesini artırır. Örneğin daha
fazla seyreltme, konsantrasyonu, ölçüm
aralığı alt sınırının altına indirmekteyse,
bu değişiklik, özellikle, düşük konsantrasyonda bulunan ağır metaller için uygundur.
Çift sindirim prosedürü
LT200’de 60 dakika veya HT200S’de
15 dakikalık ilk sindirim döneminin
ardından reaksiyon tüpünü biraz soğumaya bırakın, sonra ilave oksitleyici
ajanı (Crack Setten 2 mini-kaşık dolusu
daha) ekleyin.
Tekrar termostatta 60 veya 15 dakika
ısıtın. İki aşamada oksitleyici ajan ilave
edilmesi, ilk sindirimden sonra numune
çözeltisinde ilave oksitleyici ajan bulunmasını sağlar.
Diğer numune sindirimleri
Spiking
Toplam krom tayininde sindirim LCK313
küvet test paketine entegre edilmiştir.
Sadece, eğer numuneler çok kirliyse
veya yüksek oranda indirgeme ajanı
içeriyorlarsa veya sindirimden sonra
hala bulanıksalar, analiz özel bir analitik
prosedüre (LYW513) göre yapılmalıdır.
Ayrıca, toplam gümüş analizi için de bir
numune sindirimi yapılmalıdır (LCW954).
Bu, sindirim yapılmadan önce numuneye
konsantrasyonu bilinen bir analiz parametresi ilave edilmesi (Addista spiking
solüsyonu) ve sonra, uygun bir küvet
testi kullanılarak bu solüsyonun değerlendirilmesi anlamına gelir (E1). Buna
paralel olarak, numune spike solüsyonu
katılmadan ölçülür (E2). Daha sonra
spiking miktarı hesaplanır: (A = E1 –
E2/2). Bu spiking miktarı, belirlenen
güven aralığındaysa (Addista paketinin
arkasına bakınız), numunede girişim
yapan maddeler bulunmamaktadır ve
daha fazla seyreltmeden analiz edilebilir.
Uygun kontroller sayesinde
doğru sonuçlar
Numunenin matriksindeki girişim yapan faktörler hakkındaki bilgi, özellikle
ağır metallerin analizi için önemlidir.
Numunenin seyreltilmesi, genellikle,
girişimleri gidermek için kolay bir yöntemdir. Bu yüzden, numunenin seyreltilip seyreltilmeyeceği ve ne oranda
seyreltileceğinin netleştirilmesi ve en
uygun değişimin saptanması için ön
testler yapılmalıdır.
Seyreltme
Seyreltmeyle uygun bir kontrol yapmak
için, sindirimden önce numune distile
ve deiyonize suyla seyreltilir. Farklı seyreltme oranları ile Crack Set ile en az iki
(örn. 1 : 5 (2 mL numune + 8 mL distile
su) ve 1 : 10 (1 mL numune + 9 mL distile
su)) sindirim yapılmalıdır ve ardından
yapılan tayin, seyreltme oranı ile uyumlu
bir sonuç vermelidir. Doğal olarak,
sonuçlar, verilen ölçüm aralığı içinde
olmalıdır. Bu yüzden, düşük metal konsantrasyonlarında numunenin spike
solüsyonla işleme tabi tutulması daha
iyi bir çözümdür.
(Bulanık) numune
(Bulanık) numune
Homojenleştirme
Filtre
Uygunluk kontrolü
pH kontrolü
Uygunluk kontrolü
Gerekirse, şahit
değer tayini
Sindirim
Gerekirse, numune
filtrasyonu veya şahit
değer tayini
Küvet testi
pH kontrolü
Küvet testi
Çözünmüş ağır metal
Toplam ağır metal
Şekil 2: Toplam ağır metal ve çözünmüş metal tayini için çalışma basamakları.
AĞIR METALLERİN FOTOMETRİK ANALİZİ
Pratik ipuçları
Hach Servisleri
• Numunelerin tampon kapasitesi yüksekse, çalışma prosedüründen farklı
miktarlarda asit ve tampon çözelti eklemek gerekebilir (bakınız pH ayarı).
• Sindirilmiş numunenin bulanıklığı süzülebilir (membran filtrasyon seti
LCW904 veya LCW916).
• Sindirilmiş numunedeki renklilik, bir numune şahit değeri tayin edilerek
hesaba katılmalıdır (bakınız Hach uygulaması “Numuneye özgü şahit değer”
DOC042.94.00280).
• Numune çok kirliyse, metal bileşiklerin yeterince sindirilmemiş olması muhtemeldir. Bu durumda, çift sindirim yapılmalıdır (bakınız geliştirilmiş sindirim
kapasitesi).
• Eğer numune yüksek konsantrasyonda tuz veya ağır organik yük içeriyorsa,
sindirimden sonra reaksiyon tüpünün hızla soğuması, küçük kristaller meydana
gelmesine sebep olabilir ve analiz edilecek metal iyonlarını hapsedecek hacimli
tortuların oluşumunu engeller. Sindirimin sonunda, numune, nötralize edilmeden
önce 5–10 dakika soğumaya bırakılmalı ve sonra soğuk suyun altında veya
buzdolabında soğutulmalıdır (Dikkat: koruyucu giysiler giyin!). Daha sonra süzüntüyü tortudan ayırmak için dekantasyon yapılmalı veya pipetle çekilmelidir.
• Kirlenen reaksiyon tüpleri, elde edilecek sonuçların kolaylıkla gerçeğinden
yüksek çıkmasına sebep olabilir. Özellikle eser madde aralığında, doğru analiz
sonuçları için, temiz sindirim kabı, ön koşuldur! Şişe fırçasıyla temizleyin ardından birkaç kez distile suyla çalkalayın. Aşırı kirli kaplar tekrar kullanılmamalıdır!
• Kireç kaymağıyla atık su muamelesi, sudaki kalsiyum konsantrasyonunu artırır.
Bu, nikel (bulanıklık), krom (VI) (ayrıca bulanıklık) ve kadmiyumun (istenmeyen
renk reaksiyonu) fotometrik tayininde girişim yapar. Bu durumda, LCW903
kalsiyum ayırma seti (Cr, Cd) veya Uygulama A 128 (Ni) kullanılmalıdır. İkincisi,
nikel tayin edilirken sitrat ilavesinin istenmeyen bulanıklığı nasıl önlediğini
açıklar.
Sipariş ve teknik destek için
bize her zaman ulaşabilirsiniz.
Teknik saha çalışanlarımızla
saha desteği.
Seminerler ve çalışma grupları:
Eğitimlerin verilmesi
Standart solüsyonlarla,
cihaz kontrolleriyle ve test
solüsyonlarıyla eksiksiz kalite
güvencesi.
Servis kontratıyla uzatılmış
garanti.
www.hach.com
güncel bilgilerle ve güvenli
indirmelerle.
Literatür
Kurşun, kadmiyum, krom, demir, bakır,
nikel, gümüş, çinko, kalay küvet testleri
ve Crack Set için çalışma prosedürleri
Yazar: Petra Pütz, Dipl.-Ing. Chemie,
Uygulama Lab. Ürünleri Hach
DOC042.94.20006.Nov15
“Metal sanayisinde işletme analizi”
Kat. No. DOC062.94.00273 (İngilizce)