3. EPA 3052에 따른 수은과 크롬 분석.
1. 원리
이 방법은 입력된 온도와 압력에서 플라스틱 셈플을 잘 녹여 전처리 하기 위한 극초단파(microwave) 녹임의 과정을 제공한다. 녹여진 잔해물은 GFAAS(Graphate Furnace Atomic Absorbance Spectrometry),
CVAAS(Cold Vapor Atomic Absorption Spectrometry),
FLAAS(Flame Atomic Absorption Spectrometry), ICP-AES 또는 ICP-MS
에 맞도록 금속이온의 농축을 계산 하기위해 적당한량, 농도로 묽혀진다.
2. 가능한 금속 이온들
이 방법으로 준비된 셈플은 GFAAS, CVAAS, FLAAS, ICP-AES, ICP-MS로 아래에 적혀진 금속들이 분석되어질 수 있다.
알루미늄, 안티몬, 바륨, 베릴륨, 카드뮴, 칼슘, 크롬, 코발트, 구리, 철, 납,
마그네슘, 망간, 몰리브덴, 니켈, 칼륨, 은, 나트륨, 탈륨, 바나듐, 아연.
3. 시약들
3.1 65% 질산, GR grade/ AR grade.
3.2 30% 과산화수소, GR grade/ AR grade.
3.3 37% 염산 GR grade/ AR grade.
3.4 48% HF 48% GR grade/ AR grade .
3.5 H3BO3 산 5%
3.6 (NH4)2S2O8
4. 장치 및 물품
4.1 25ml 볼플라스크
4.2 90mm, NO2 필터 페이퍼
4.3 ± 0.0001g 까지 측정되는 저울
4.4 마이크로 웨이프 기기 (Digestion 병과 홀더, 온도, 압력 센서)
5. 참고문헌
5.1 US EPA 3052 : 규산질과 유기적인 물질기반의 모체를 녹이는데 마이크로 웨이브의 사용.
7.1 US EPA 3051 : 침전물, 슬러지, 토양, 오일들을 녹이는데 마이크로 웨이브의 사용.
6실험절차
6.1 셈플을 2mm X 2mm 크기의 작은 조각들로 자른다.
6.2 오차 범위가 거의 0.1mg 정도 되도록 셈플 0.25g을 마이크로 웨이브 용기에 담는다.
6.3 9ml 질산과 3ml HF를 후드에서 그 용기 속에 첨가한다.
*HF는 근본적으로 셈플에 함유하고 있는 SIO2의 양에 좌우 된다.
a. 만약 셈플에 포함된 SIO2 >= 70% 이면 HF의 양은 3ml 이상임.
b. 만약 셈플에 포함된 0 < SIO2 < 10% 이면 HF의 양은 0 – 0.5ml 임.
6.4 만약 셈플이 격렬하게 반응을 하면 셈플 혼합물이 식을 때 까지 기다렸다가 다른 녹이는 시약을 넣는다.
6.5 유기 물질 산화를 위해 그리고 용액의 색깔을 없애기 위해 과산화수소 0.1 – 2ml를 첨가한다.
6.6 반응이 격렬히 일어나는 것을 막기위해 0 – 5 ml 증류수를 첨가한다.
6.7 반응이 격렬히 일어나는지 셈플들을 관찰한다. 만약에 반응이 격렬히 일어난다면 반응이 조용해질 때 까지 마이크로 웨이브의 용기 뚜껑을 열어둔다.
6.8 반응 용기를 철저히 닫고 셈플 홀더에 넣는다.
6.9 마이크로 웨이브 digestion 매뉴얼에 나온 것에 따라서 셈플 홀더, 온도 센서, 압력센서를 잘 장치 시킨다. ‘
6.10 분석하고자 하는 셈플의 성질에 따라서 총체적으로 용해하는 셈플들의 위한 녹이는 방법을 프로그램한다.
*마이크로웨이브 digestion 시스템의 반응온도는 180±5 도씨 이다. 셈플은 총체적으로 녹이고 녹는 온도와 시간에 의존하지 않는다.
주의 : 마이크로 웨이브 법에 대한 마이크로 웨이브 digestion 기기의 매개변수는 그 랩이 사용하고 있는 모델에 따른다.
6.11 녹이는 프로그램을 끝낸 뒤에 30 도씨 이하로 식히고 digestion 용기를 후드에서 열고 녹았는지 아닌지를 확인한다.
6.12 만약에 모두 녹아있지 않다면 하루동안 그 셈플을 놓아두고 다시 확인한다.
*녹은 용액을 거르기 전에 필터 페이퍼를 10% (V/V) 질산으로 씻어낸 다음 필터링한다.
6.13 ICP 기기의 석영부분을 부식 시키는 HF를 막기위해 볼플라스크에 25ml로 만들기 전에 5% 붕산을 분석하고자 하는 용액에 첨가하는 것이 필요하다. 얼만큼의 붕산을 사용하는가는 HF의 사용양에 따라 좌우된다. 너무나 많은 붕산의 사용은 ICP-AES 데이터에 간섭할 가능성이 있다. ( 만약에 ICP-AES의 석영 부분이 HF 부식을 막기위해 PFA 또는 PTFE와 같은 부식하지 않은 물질로 바뀌었으면 붕산을 넣을 필요가 없다.)
6.18 분해된 녹은 물질들은 25ml(적당한 농도와 농축에 맞게 50, 100ml 플라스크 사용함) 볼플라스크로 옮긴다. 용기를 증류수로 씻어내어서 볼플라스크로 옮기고 플라스크선에 맞춘다. 금속이온이 침전되는 것을 막기위해서 2% 질산이 함유되도록 해야한다.
6.18 6-15 용액에서 금속 이온 농축을 결정.
6.18 셈플이 없이 6.1 – 6.15와 같이 진행하는 블랭크 용액의 분석 필요하다.
7. 계산
금속 이온들 함량(mg/kg) = V x F x (C – B) / M
C = AAS 또는 ICP로부터 읽은 셈플의 농도값 (mg/l)
B = 블랭크 시약 용액 농도값 (mg/l)
M = 셈플의 무게(g)
V = 최종 용액의 부피
F = 만약 묽혔다면 묽힘 상수
8. 참고 주의 점 (마이크로 웨이브 digestion 기기의 매개변수)
마이크로 웨이브 digestion 기기는 CEM 회사로부터 제작됨
기기 모델은 MARS5.
8.1 마이크로 웨이브의 파워 조절 : 얼마나 많은 셈플이 전처래 되냐에 달려있지만 보통 셈플들 마다 80W 정도이다.
8.2 램프 온도 프로그램 : 180도씨까지 5.5 분이고 9.5분 까지 가능하다.
8.3 압력 한계 : 300 PSI
8.4 온도와 압력 조절 : 피드백 조절 센서
8.5 작동 모드의 선택 : 압력 또는 온도 컨트롤 모드
8.6 Method에 따른 파일이름 넣음
8.7 전처리된 셈플 용기 번호를 설정
8.8 셈플들의 무게와 부피에 대한 매개변수 설정
8.9 압력 벨브를 0으로 맞춤
8.10 마이크로 웨이브 프로그램에서 시작버튼을 on으로 누름.
EPA3052 진행 절차 요약
분석을 위한 셈플 준비
1. 분석하고자 하는 셈플은 60도씨 이하의 오븐으로 건조시킨다.
1. 셈플을 2mm X 2 mm 크기의 작은 조각들로 자른다.
2. 오차 범위가 거의 0.1mg 정도 되로록 셈플 0.25g을 마이크로 웨이프 용기에 담는다.
셈플을 마이크로 웨이브로 처리위한 준비
4. 9ml 질산과 3ml HF를 후드에서 그 용기 속에 첨가.
*만약 Si혼합물이 포함되어있다면 아래 4-1 과정을 따른 후에 5번 실행.
5. 유기 물질 산화를 위해 그리고 용액의 색깔을 없애기 위해 과산화수소 0.1 – 2ml를 첨가.
6. 반응이 격렬히 일어나는 것을 막기위해 0 – 5 ml 증류수를 첨가.
7. 반응이 격렬히 일어나는지 셈플들을 관찰한다. 만약에 반응이 격렬히 일어난다면 반응이 조용해질 때 까지 마이크로 웨이브의 용기 뚜껑을 열어둠.
8. 반응 용기를 철저히 닫고 셈플 홀더에 넣음.
4-1. 만약 Si혼합물이 포함되어있다면 다음의 과정을 따름
HF는 근본적으로 셈플에 함유하고 있는 SIO2의 양에 좌우 된다.
a. 만약 셈플에 포함된 SIO2 >= 70% 이면 HF의 양은 3ml 이상임.
b. 만약 셈플에 포함된 0 < SIO2 < 10% 이면 HF의 양은 0 – 0.5ml 임
마이크로 웨이브 digestion 기기 작동.
9. 마이크로 웨이브 digestion 매뉴얼에 나온 것에 따라서 셈플 홀더, 온도 센서, 압력센서를 장치시킴.
*아래 9-2를 참고한다.
11. 분석하고자 하는 셈플의 성질에 따라서 총체적으로 용해하는 셈플들의 위한 녹이는 방법을 프로그램함.
9-2 마이크로웨이브 digestion 시스템의 반응온도는 180±5 도씨 이다. 셈플은 총체적으로 녹이고 녹는 온도와 시간에 의존하지 않는다.
9. 마이크로 웨이브 법에 대한 마이크로 웨이브 digestion 기기의 매개변수를 주의 한다.
모두 녹았는지 확인함
13. 녹이는 프로그램을 끝낸 뒤에 30 도씨 이하로 식히고 digestion 용기를 후드에서 열고 녹았는지 아닌지를 확인.
만약에 모두 녹아있지 않다면 하루동안 그 셈플을 놓아두고 다시 확인
만약 그래도 전부 녹지 않았다면 그 용액을 필터링 하되 녹은 용액을 거르기 전에 필터 페이퍼를 10% (V/V) 질산으로 씻어낸 다음 필터링함.
CP 기기의 석영부분을 부식 시키는 HF를 막기위해 볼플라스크에 25ml로 만들기 전에 5% 붕산을 분석하고자 하는 용액에 첨가하는 것이 필요하다. 얼만큼의 붕산을 사용하는가는 HF의 사용양에 따라 좌우된다. 너무나 많은 붕산의 사용은 ICP-AES 데이터에 간섭할 가능성이 있다.
만약에 ICP-AES의 석영 부분이 HF 부식을 막기위해 PFA 또는 PTFE와 같은 부식하지 않은 물질로 바뀌었으면 붕산을 넣을 필요가 없다.
FLAAS / ICP-AES를 위한 분석용액의 준비
15. 분해된 녹은 물질들은 25ml(적당한 농도와 농축에 맞게 50, 100ml 플라스크 사용함) 볼플라스크로 옮긴다. 용기를 증류수로 씻어내어서 볼플라스크로 옮기고 플라스크선에 맞춘다. 금속이온이 침전되는 것을 막기위해서 2% 질산이 함유되도록 해야함.
16. 셈플이 없이 1 – 15와 같이 진행하는 블랭크 용액 만듬.
17. 셈플과 블랭크 용액에서 FLAAS / ICP –AES를 사용한 금속 이온의 농도를 측정.