자동불소증류장치 동영상 자료입니다.

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불소-자외선/가시선 분광법 (fluoride-ultraviolet/visible spectrometry)

                                            토양오염공정시험기준 ES 07351.1a

1.0 개요

1.1 목적

이 시험기준 은 토양 중 불소를 측정하는 방법으로 불소가 진홍색의 지르코니움(zirconium)-발색시약과의

반응으로 무색의 음이온복합체 (ZrF 6 2-)를 형성하는 과정을 이용하여 불소의 양이 많아질수록 색깔이

엷어지게 된다.

1.2 적용범위

1.2.1 이 시험기준 은 토양 중 불소 분석에 적용한다.

1.2.2 이 시험기준 에 따라 시험할 경우 토양 중 정량한계는 10mg/kg이다.

1.3 간섭 물질

1.3.1 불소이온과 지르코니움(zirconium) 이온 사이의 반응속도는 반응혼합물의 산도에 따라 달라진다.

1.3.2 다량의 염소이온이 함유되어 있으면 과량의 Ag+ 이온을 첨가하여 염소를 제거한다.

1.3.3 시료에 잔류염소가 함유되어있으면 잔류염소 0.1mg당 아비산나트륨용액 한 방울을 가하고

혼합하여 제거한다.

4.0 시약 및 표준용액

4.1 시약

4.1.1 산화칼슘 (생석회 )

98 % 이상의 시약용 산화칼슘 (calcium oxide, CaO, 56.08)을 사용 하며 , 덩어리는 막자사발 등으로

분쇄하여 분말형태로 조제하여 사용한다.

4.1.2 과염소산 (70 %)

70 % 과염소산 (perchloric acid, HClO4 , 100.46)을 사용한다.

4.1.3과염소산은 용액 (17.5 %)

과염소산은 (silver perchlorate, AgClO4, 207.32) 용액 17.5g을 정제수에 녹여 100mL로 한다.

4.1.4니트로페놀 지시약 (0.5 %)

니트로페놀 (p-Nitrophenol, C6H5NO3, 139.11) 0.5g을 정제수에 녹여 100mL로 한다.

4.1.5 수산화나트륨용액 (50 %)

수산화나트륨 (sodium hydroxide, NaOH, 40.00) 50g을 정제수에 녹여 100mL로 한다.

4.1.6 지르코닐산용액

지르코닐산 (zirconium oxychloride, ZrOCl 2·8H2O, 322.25) 133mg을 정제수 약 25mL에 녹인 후,

진한 염산 350mL를 가하고, 정제수로 500mL까지 채운다.

4.1.7 SPADNS 용액

SPADNS(4,5-dihydroxy-3-(P-sulfophenylazo)-2,7-naphthalenedisulfonic Acid 3Na Salt) 958mg을 물에 녹여

500mL로 한 후 암색용기에 보관한다. 이 용액은 암색용기에 보관할 경우 1년 동안은 안정하다.

4.1.8 지르코닐산 -SPADNS 혼합액

지르코닐산(zirconium oxychloride, zrOCl 2·8H 2 O, 322.25 ) 용액과

SPADNS (4,5-dihydroxy-3-(P-sulfophenylazo)-2,7-naphthalenedisulfonic Acid 3Na Salt) 시약을

같은 부피만큼을 혼합 한다. 

이 혼합시약은 갈색용기에 보관할 경우 적어도 2년간은 안정하다.

4.1.9 아비산나트륨용액

아비산나트륨 (sodium arsenite, NaAsO 2 , 139.92) 0.50 g 을 정제수에 녹여 100mL로 한다.

4.1.10 정제수

시약용 정제수를 사용하거나, 3 차 증류한 정제수 를 사용하며 바탕시험 할 때 불소가 검출되지 않는

것을 사용한다.

4.2 표준용액

4.2.1 불소표준원액 (1,000 mg/L)

99 % 이상의 불화나트륨 (sodium fluoride, NaF, 41.99)을 니켈도가니에 넣고 500 ～550 ℃에서 50분간

가열한 후 데시케이터에서 냉각시킨 다음 2.210 g 을 정확히 무게를 재어 정제수에 녹여 정확히 1L로

한 다음 폴리에틸렌병에 보관한다. 시판용 표준용액을 사용할 수 있다 .

4.2.2 불소표준용액 (10.0 mg/L)

불소 표준원액 10.0mL를 취하여 정제수로 정확히 100 mL 로 한 다음 이 용액 10.0mL를 취하여 정제수로

정확히 100mL로 한다 . 

7.0 분석절차

7.1 시료전처리

7.1.1 분석용 시료를 막자사발에서 갈아 0.075mm (200mesh)의 표준체로 체 걸음 한 토양시료를 105 ℃의

건조기에서 일정한 무게가 유지될 때까지 건조시킨다.

7.1.2 토양시료 1g을 정확하게 취해 50mL 부피의 니켈도가니에 넣고 산화칼슘 (생석회 ) 분말 5g을

가하고 완전 혼합한다. 이때 시약바탕시료로서 산화칼슘 (생석회 ) 분말 5g만을 니켈도가니에 넣어

함께 전처리한다.

7.1.3 500 ℃의 전기로에서 5 시간 회화한 다음 2 시간동안 800℃까지 온도를 높이면서 가열한 후 식힌다 .

7.1.4 회화된 내용물을 정제수 25mL와 70% 과염소산 50mL로 씻어 300mL 삼구플라스크에 옮기고

17 % 과염소산은 용액 10 방울을 가해 용액이 우유빛으로 변하는 경우 이 용액을 10 방울 더 가하고

비등석 8 개 ～ 10 개를 첨가한다.

[비고 1] 다량의 염소이온이 함유되어 있으면 과량의 Ag+ 이온을 첨가하여 준다.

7.1.5 증류플라스크에 정제수 약 600 mL 를 넣고 증류장치의 각 부분을 연결한 다음 가열하여 증류를

시작하고 미리 니트로페놀 지시약 1 방울과 50 % 수산화나트륨용액 1 방울을 넣은 500 mL 눈금실린더

또는 부피플라스크를 사용하여 유출액을 받는다 .

7.1.6 삼구플라스크 안의 액의 온도가 128 ℃가 되었을 때, 증류플라스크로부터 수증기를 통하기

시작하여 증류온도가 135 ℃ ± 2 ℃로 유지되도록 온도를 조절한다.

유출속도를 매분 5 mL ～ 6 mL 로 증류하여 수집기 의 액량이 480 mL 가 되었을 때 증류를 끝낸다.

냉각관을 분리하여 냉각관의 안쪽을 소량의 정제수로 씻어주고 씻은 액과 정제수를 넣어 표선까지 채운다 .

[비고 2] 증류액에 노란색이 없어지면 50 % 수산화나트륨용액을 추가하여 증류 액이 알칼리성을

유지하도록 한다 .

[비고 3]불소자동증류장치 사용시 반드시 증류온도 조건과 부합되어야 하며 , 증류 소요시간은

불소증류장치와 자동증류장치 분석결과 의 비교 검토 등을 통해 설정한다 .

7.2 검정곡선의 작성

7.2.1 불소이온 표준액 (10 mg/L)을 0 mL ～ 7.0 mL 를 단계적으로 취하여 50mL 부피플라스크에

넣고 정제수로 희석한다. 단 , 정량한계 이상 농도를 3 개 이상 포함하여야 한다.

7.2.2 검정곡선용 표준용액을 7.3 측정법에 따라 시험하여 불소의 농도 (mg/L)를 가로축 (x 축 )에,

흡광도를 세로축 (y 축 )에 취하여 검정곡선을 작성한다.

7.3 측정법

7.3.1  전처리한 시료에서 50 mL 를 취하여 100 mL 부피플라스크에 넣고 지르코닐산 -SPADNS 혼합액

 10mL를 가하여 잘 혼합한다.

[비고 4 ] 시료에 잔류염소가 함유되어 있으면 잔류염소 0.1 mg 당 아비산나트륨 용액 한 방울을

가하고 혼합하여 제거한다.

7.3.2 이 용액의 일부를 10 mm 흡수셀에 옮겨 시료용액으로 하여 570 nm 에서 흡광도를 측정한다 .

7.3.3 정제수 50 mL 를 취하여 7.3 측정방법에 따라 시험하여 바탕시험액으로 한다 .

바탕시험액을 대조액으로 하여 시료용액의 흡광도를 570 nm 에서 측정하고 미리 작성한 검정곡선으로

부터 불소이온의 양을 구하고 함량 (mg/kg)을 산출한다 .

[비고 5 ] 시료 중 불소함량이 정량범위를 초과할 경우 시료를 검정곡선 범위 이내에 들도록 희석한

다음 다시 측정한다 .

8.0 결과보고

검정곡선식에서 얻은 불소의 농도 (mg/L)로부터 다음 식을 사용하여 토양 중 불소의 농도를 계산한다 .

C s : 검정곡선에서 얻은 토양 중 불소의 농도 (mg/L)

C b : 검정곡선에서 얻은 시약바탕시료 중 불소의 농도 (mg/L)

f : 희석배수 (검정곡선의 범위를 벗어날 경우 )

V : 용액의 최종부피 (여기서는 0.5 L)

W d : 토양시료의 건조중량 (여기서는 0.001 kg) 

9.0 참고문헌

9.1 환경부, 토양오염공정시험기준, 2008, 불소