Ağır metal analizi
Transkript
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)