بخشی از مقاله
روش اندازه گیری یون فلزات در آب
روش اندازهگيري يون فلزات در آب و فاضلاب بوسيله اسپكتر فتومتر جذب اتمي
1 ـ هدف
هدف از تدوين اين استاندارد اندازهگيري مقدار يون فلزات محلول در آب از طريق اسپكتر فتومتر جذب اتمي ميباشد .
2 ـ دامنه كاربرد
2 ـ 1 ـ يون فلزاتي در اين روش قابل اندازهگيري است كه غلظت آن در دامنه تغييرات زير قرار دارد :
2 ـ 1 ـ 1 ـ حد بالائي غلظت قابل تعيين را ميتوان با رقيق كردن نمونه افزايش داد .
2 ـ 1 ـ 2 ـ حد پائيني غلظت قابل تعيين بطور عمده بستگي به وسائل و تجهيزاتي دارد كه در دستگاه اسپكتر فتومتر جذب اتمي بكار رفته است مانند نوع مشعل ضخامت عبور نور از شعله , نوع سوخت و نوع اكسيدكننده , منبع انرژي و حدود وسعت الكتريكي سيگنال خروجي كه در تغيير حد پائيني مؤثر ميباشند . پائينيترين حد غلظت قابل تعيين معمولا معادل دو برابر حداكثر تغييرات زمينه دستگاه 1 ( حد دقت ) ميباشد .
3 ـ اساس روش
اين روش بر اين اساس قرار دارد كه عناصر فلزي در حالت پائينترين سطح انرژي 2 خود همان طول موجي را جذب ميكند كه پس از تحريك شدن 3 از خود انتشار ميدهد و هنگاميكه اشعه خروجي 4 از يك عنصر تحريك شده معين از ميان شعلهاي كه محتوي اتمهاي همان عنصر به حالت تحريك نشده ميباشد عبور كند , شدت اشعه عبوري متناسب با مقدار اتمهاي عنصر موجود به حالت تحريك نشده در شعله , كاهش خواهد يافت .
يك لامپ كاتدي ميان تهي كه 5 كاتد آن از فلز مورد آزمون ساخته شده منبع ايجاد اشعه مورد نظر است و بوسيله مكش نمونه در شعله حاصل از سوخت و ماده اكسيد كننده اتمهاي فلز مورد اندازهگيري درون شعله در معرض اشعه قرار گرفته و يك منوكروماتور پرتو مشخصه فلز ساطع شده از لامپ را جدا و اشعه عبوري كاهش يافته شده توسط يك وسيله حساس به نور اندازهگيري ميشود .
4 ـ تعاريف و اصطلاحات
براي تعريف واژههاي بكار رفته در اين استاندارد به " استاندارد تعاريف واژههاي آب " 6 مراجعه شود .
5 ـ مواد مزاحم
5 ـ 1 ـ در اندازهگيري يك فلز معمولا عنصر فلزي ديگر با زياد ويا كم كردن مقدار اشعه جذب شده مزاحمت ايجاد نخواهد كرد بلكه معمولترين مواد مزاحم موادي هستند كه با واكنش شيميائي در شعله مانع از تبديل فلز مورد مطالعه به اتم مربوطه خود ميشوند و بعضي از آنيونها كه در شعله با ايجاد تركيبات نامحلول موجب كاهش نتايج بدست آمده خواهد شد .
5 ـ 2 ـ فسفاتها در اندازهگيري كلسيم ايجاد مزاحمت ميكنند ولي در دستور كار اثر تداخل فسفاتها تا 600 ميليگرم در ليتر پيشبيني شده است .
5 ـ 3 ـ سيليس در اندازهگيري آهن ايجاد مزاحمت خواهد كرد ولي در اين دستور كار برطرف كردن اثر تداخل سيليس تا 200 ميليگرم در ليتر پيشبيني شده است .
5 ـ 4 ـ منيزيم در اندازهگيري آلومينيم مزاحم بوده ولي در دستور كار اثر تداخلي مقادير بيشتر از 100 ميليگرم در ليتر آلومينيم حذف ميشود .
6 ـ دستگاه و مواد مورد نياز
6 ـ 1 ـ اسپكتر فتومتر جذب اتمي : دستگاه بايد داراي قسمتهاي زير باشد . افشانه گردكننده 7 نمونه , مشعل , وسيله تنظيم فشار براي ثابت نگاهداشتن فشار سوخت و ماده اكسيدكننده در مدت آزمون , لامپ كاتدي ميان تهي براي هر فلز مورد اندازهگيري , سيستم نوري كه قادر به جداكردن خط طيف مورد نظر از اشعه باشد , شكاف قابل تنظيم , لامپ تقويت كننده 8 و يا هر وسيله حساس به نور تقويت كننده براي اندازهگيري نور و وسيلهاي براي قرائت و مشخص كردن مقدار اشعه جذب شده
6-1-1- لامپهاي كاتدي ميان تهي چند عنصر كه به سهولت قابل دسترسي باشد نيز براي انجام كار رضايت بخش است .
6 ـ 2 ـ اكسيد كننده
6 ـ 2 ـ 1 ـ هوا : معمولترين اكسيد كننده هوا ميباشد كه با عبور دادن از يك صافي مناسب تميز و خشك و عاري از روغن , آب و ساير مواد خارجي خواهد بود .
6 ـ 2 ـ 2 ـ اكسيد ازت : براي فلزات ديرگداز ممكن است از اكسيد ازت به عنوان اكسيدكننده استفاده شود .
6 ـ 3 ـ سوخت
6 ـ 3 ـ 1 ـ استيلن : سوخت معمول استيلن تجارتي استاندارد است كه چون استن هميشه همراه استيلن فشرده در سيلندر وجود دارد براي جلوگيري از ورود و صدمه زدن آن به سر مشعل بايد از سيلندر رهائي كه فشار استيلن در آن بيشتر از 70 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع است استفاده و قبل از رسيدن به اين فشار آنرا از دستگاه جدا كرد .
6 ـ 4 ـ شير فشارشكن : به دليل بالا بودن فشار منابع سوخت و اكسيدكننده كه معمولا بيشتر از فشار مورد نياز دستگاه ميباشد بايد از شير فشارشكن براي كم كردن و كنترل فشار سوخت و اكسيدكننده در هنگام آزمون استفاده شود
6 ـ 5 ـ مواد شيميائي مورد نياز
6 ـ 5 ـ 1 ـ خلوص مواد : كليه مواد شيميائي بكار رفته در آزمون بايد از نوع خالص براي تجزيه شيميائي باشد و از ساير انواع مواد شيميائي در صورتي ميتوان استفاده كرد كه قبلا محرز شود ناخالصهاي موجود در هر يك از مواد شيميائي موجب كاهش در صحت اندازهگيري نخواهد شد .
6 ـ 5 ـ 2 ـ خلوص آب مقطر : آب مقطر بكار رفته در كليه مواد و آزمون و تهيه محلولها بايد عاري از مواد معدني باشد و چنانكه نوع مخصوص مشخص نگرديده بايد از آب مقطر براي مصارف آزمايشگاهي طبق استاندارد شماره 1728 ايران كه از ستون تبادل يون كاتيوني اسيد قوي عبور داده شده است استفاده شود .
6 ـ 5 ـ 3 ـ محلول كلسيم (0/25 گرم بر ليتر ) مقدار 0/63 گرم كربنات كلسيم را وزن كرده و به يك ارلن ماير 500 ميليليتري منتقل كنيد . مقدار 10 ميليليتر آب افزوده و بآرامي از كناره ارلن ماير 10 ميليليتر اسيد كلرئيدريك با چگالي 1/19 بر روي آن اضافه و پس از ريختن 200 ميليليتر آب محلول را بآرامي به مدت 20 دقيقه بجوشانيد . پس محلول را پس از سرد شدن با آب تا يك ليتر رقيق كنيد .
6 ـ 5 ـ 4 ـ اسيدكلرئيدريك غليظ با چگالي 1/19
6 ـ 5 ـ 5 ـ اسيدكلرئيدريك (99+1:) يك حجم اسيدكلرئيدريك غليظ با چگالي 1/19 را با 99 حجم آب مخلوط كنيد .
6 ـ 5 ـ 6 ـ محلول لانتانيم 9 (50 گرم در ليتر :) مقدار 58/65 گرم اكسيدلانتانيم را با آب مرطوب كرده و بآرامي 250 ميليليتر اسيدكلرئيدريك با چگالي 1/19 را با آن مخلوط و پس از حل شدن اكسيد لانتانيم حجم محلول را با آب تا يك ليتر رقيق كنيد .
6 ـ 5 ـ 7 ـ اسيد نيتريك (4+1:) يك حجم اسيدنيتريك با چگالي 1/42 را با چهار حجم آب مخلوط كنيد .
6 ـ 5 ـ 8 ـ اسيدسولفوريك (1+1:) يك حجم اسيد سولفوريك با چگالي 1/84 را به يك حجم آب با احتياط اضافه كنيد .
6 ـ 5 ـ 9 ـ محلولهاي استاندارد : براي تهيه محلولهاي استاندارد مورد نياز كاليبراسيون محلولهاي زير را با اسيد كلرئيدريك (99+1) رقيق كنيد و در ظرفهاي پلياتيلن نگاهداري نمائيد .
الف ـ كادميم: (1ml = 0/1mgcd) مقدار 0/2031 گرم كلروركادميم (2/5H2Oو cdcl2) را در 200 ميليليتر آب حل كرده و حجم محلول را تا يك ليتر در بالن ژوژه رقيق كنيد .
ب ـ كلسيم : (1ml = 1/0mgca) مقدار 2/497 گرم كربنات كلسيم (CaCO3) را توزين و در يك ارلن ماير 500 ميليليتري مقدار 10 ميليليتر آب و 10 ميليليتر اسيدكلرئيدريك با چگالي 1/19 بآرامي از كناره ارلن ماير بآن اضافه كنيد و با 200 ميليليتر آب تا حل شدن كامل حرارت داده و پس از سرد شدن بآب تا يك ليتر رقيق كنيد .
ج ـ كروم (1ml = 1/0mgCr) :مقدار 2/282 گرم بيكرومات پتاسيم (K2Cr2O7) را در 200 ميليليتر آب حل و حجم محلول را با آب تا يك ليتر رقيق كنيد .
د ـ كبالت(1ml = 1/0mgCo) :مقدار 1/407 گرم اكسيدكبالت (Co2O3) را در 20 ميليليتر اسيدكلرئيدريك داغ با چگالي 1/19 حل و پس از سرد شدن محلول را تا يك ليتر با آب رقيق كنيد .
ه ـ مس (1ml = 1/0mgCu) : مقدار 1/000 گرم مس الكتريكي را در بشر 250 ميليليتري در مخلوطي از 15 ميليليتر اسيد نيتريك با چگالي 1/42 و 15 ميليليتر آب حل كرده و بآرامي چهار ميليليتر اسيدسولفوريك (1+1) افزوده و محلول را حرارت دهيد تا بخارات 10 SO3 ناشي از جوشش ظاهر شود جدار داخلي بشر را پس از سرد شدن بشوئيد و محلول را بآرامي به يك بالن ژوژه منتقل كرده و تا يك ليتر رقيق كنيد .
و ـ آهن (1ml = 1/0mgFe) : مقدار 1/000 گرم آهن خالص را به كمك حرارت در 100 ميليليتر اسيدسولفوريك (1+1) حل و پس از سرد شدن محلول را در بالن ژوژه تا يك ليتر رقيق كنيد .
ز ـ سرب (1ml = 1/0mgpb) : لايه اكسيد شده روي فلز سرب را به وسيله اسيدنيتريك (4+1) بزدائيد و فلز تميز شده را با آب شسته و خشك كنيد . مقدار 0/1000 گرم از آنرا در 25 ميليليتر اسيدنيتريك (4+1) حل كرده و در بالن ژوژه تا يك ليتر رقيق كنيد .
ح ـ منيزيم (1ml = 1/0mgMg) : مقدار 1/0135 گرم سولفات منيزيم متبلور (MgSO4,7H2O) را در 200 ميليليتر آب حل كرده و در بالن ژوژه با آب تا يك ليتر رقيق كنيد .
ط ـ منگنز (1ml = 1/0mgMn) : مقدار 3/076 گرم سولفات منگنز متبلور (MnSO4,H2O) را در مخلوطي از 10 ميليليتر اسيدكلرئيدريك با چگالي 1/19 و 100 ميليليتر آب حل كرده و در بالن ژوژه تا يك ليتر با آب رقيق كنيد .
ي ـ نيكل (1ml = 1/0mgNi) : 4/953 گرم نيترات نيكل (Ni(NO3)2,6H2O) را در مخلوطي از 10 ميليليتر اسيدكلرئيدريك با چگالي 1/19 و 100 ميليليتر آب حل كرده و محلول را با آب در بالن ژوژه تا يك ليتر رقيق كنيد .
ث ـ روي (1ml = 1/0mgZn) : مقدار 0/1245 گرم اكسيد روي (Zno) را در مخلوط 10 ميليليتر اسيدكلرئيدريك با چگالي 1/19 و 10 ميليليتر آب حل كرده و در بالن ژوژه حجم محلول را تا يك ليتر رقيق كنيد .
7 ـ نمونهبرداري
7 ـ 1 ـ نمونهبرداري بايد طبق استاندارد شماره 2347 ايران انجام پذيرد
7 ـ 2 ـ نمونههائيكه به دليل داشتن ذرات موجب مسدود شدن لوله موئين مكنده و يا مشعل ميشود و نتايج غير دقيق ميدهد را بايد قبل از آزمون صاف كرد .
8 ـ تنظيم مقياس دستگاه
8 ـ 1 ـ با محلولهاي استانداردي كه در بند 6-5 بيان شده است حداقل چهار محلول استاندارد كه غلظت تخميني فلز مورد آزمون در ميدان تغييرات غلظت آن قرار گيرد تهيه كنيد .
براي رقيق كردن محلول استاندارد بايد از اسيدكلرئيدريك (99+1) استفاده شود و غلظتهاي محلولهاي استاندارد در هر آزمون بايد طوري انتخاب شود كه نقاط مربوط به غلظتهاي صفر , متوسط و حداكثر را در منحني تنظيم مقياس در برگيرد .
8 ـ 1 ـ 1 ـ محلولهاي استاندارد تهيه شده براي منحني تنظيم مقياس كلسيم و منيزيم را با محلول لانتانيم طوري رقيق كنيد كه محلول استاندارد داراي يك درصد لانتانيم باشد و براي اين كار مقدار 100 ميليليتر از محلول استاندارد را با 25 ميليليتر محلول لانتانيم 50 گرم در ليتر مخلوط نمائيد .
8 ـ 1 ـ 2 ـ محلولهاي استاندارد تهيه شده براي منحني تنظيم مقياس آهن را با محلول كلسيم طوري رقيق كنيد كه محلول استاندارد داراي 50 ميليگرم در ليتر كلسيم باشد و براي اين كار مقدار 100 ميليليتر محلول استاندارد را با 25 ميليليتر محلول 0/25 گرم در ليتر كلسيم مخلوط كنيد .
8 ـ 2 ـ روش انجام كار برحسب مدلهاي مختلف اسپكترفتومتر جذب اتمي تغيير ميكند و بنابراين در اين استاندارد سعي نشده است جزئيات بكار انداختن دستگاه تشريح گردد ولي پارامترهاي زير در مورد بعضي از دستگاهها مناسب بنظر ميرسد كه بيان ميشود :
8 ـ 3 ـ دستگاه را روشن كنيد .
8 ـ 4 ـ جريان لامپ كاتدي را طبق پيشنهاد سازنده دستگاه برقرار كرده و مدت زمان كافي اجازه دهيد دستگاه گرم شود تا منبع انرژي آن بحد ثابت برسد . زمان مورد نياز در حدود 10 تا 20 دقيقه ميباشد .
8 ـ 5 ـ پهناي شكاف دستگاه را طبق دستور كار سازنده كه براي آزمون فلز مورد نظر تعيين كرده است تنظيم كنيد .
8 ـ 6 ـ مخلوط سوخت و اكسيدكننده ورودي به دستگاه را طبق جدول شماره يك براي هر فلز مورد آزمون تركيب و سپس آتش بزنيد .
فشار سوخت و اكسيدكننده را طبق دستور كار داده شده از طرف سازنده طوري تنظيم كنيد كه حداكثر حساسيت را براي غلظت معلوم ايجاد كند .
8 ـ 7 ـ مقدار مكش دستگاه ( دبي ) را با مكيدن آب و گرد كردن آن در محفظه مشعل براي مدتي بيش از دو دقيقه كنترل كنيد . مقدار مكش درحدود چهار تا پنج ميلي ليتر در دقيقه معمولا رضايتبخش است و اين مقدار بايد براي محلولهاي استاندارد و آزمونه يكسان باشد .
8 ـ 8 ـ طول موج را تقريبأ برابر عددي كه در جدول شماره يك براي فلز مورد نظر داده شده است تنظيم كنيد و يكي از محلولهاي استاندارد را در محفظه مشعل بوسيله لوله موئين تخليه و دستگاه را در طول موجي كه حداكثر جذب را دارا است تنظيم كنيد .
يادآوري ـ طول موجهاي داده شده در جدول شماره يك جنبه پيشنهادي دارد و هر طول موج ديگري كه منجر به نتايج معادل آن گردد نيز مناسب خواهد بود . محلولهاي استاندارد را توسط لوله موئين در محفظه مشعل تخليه و مقدار جذب آنرا قرائت كنيد بعد از آزمون هر محلول استاندارد لوله موئين و محفظه مشعل بايد با آب شستشو شود .
8 ـ 10 ـ منحني تنظيم مقياس را با رسم مقدار جذب بازاء غلظت هر محلول استاندارد بر روي كاغذ ميليمتري 11 تهيه كنيد .
8 ـ 10 ـ 1 ـ منحني تنظيم مقياس كلسيم و منيزيم را بر پايه غلظت اصلي محلولهاي استاندارد قبل از رقيق كردن با محلول لانتانيم رسم كنيد .
8 ـ 10 ـ 2 ـ منحني تنظيم مقياس آهن را بر پايه غلظت اصلي محلولهاي استاندارد قبل از رقيق كردن با محلول كلسيم رسم كنيد .
9 ـ روش كار
9 ـ 1 ـ اعمال بند 8-3 تا 8-10 را انجام دهيد .
9 ـ 2 ـ لوله موئين و افشانه را با مكش آب بشوئيد .
9 ـ 3 ـ آزمونه را در محفظه مشعل افشانده و مقدار جذب را قرائت كنيد .
9 ـ 3 ـ 1 ـ در هنگام اندازهگيري كلسيم و منيزيم مقدار 100 ميليليتر از نمونه را قبل از افشاندن در دستگاه با 25 ميليليتر محلول 50 گرم در ليتر لانتانيم مخلوط كنيد .
9 ـ 3 ـ 2 ـ در هنگام اندازهگيري آهن قبل از افشاندن آزمونه در دستگاه مقدار 100 ميليليتر از نمونه را با 25 ميليليتر محلول 0/25 گرم در ليتر كلسيم رقيق كنيد .
10 ـ محاسبه
10 ـ 1 ـ غلظت يون فلز را به ميليگرم در ليتر از روي منحني تنظيم مقياس بدست آوريد .
11 ـ دقت آزمون
11 ـ 1 ـ براي سهولت عمل و توزيع سر راست مقادير آزمون بايد محلولهاي پايهاي از فلزات مختلف در محلول اسيد كلرئيدريك يك درصد ( حجم به حجم ) تهيه كرد .
11 ـ 1 ـ 1 ـ محلولهاي پايهاي كه براي تعيين دقت آزمون كادميم بكار ميرود داراي تركيبات زير ميليگرم در ليتر ميباشد .