DIN 38406-17-2009 de 2868 German standard methods for the examination of water waste water and sludge - Cations (group E) - Part 17 Determination of uranium - Method using adsorpti.pdf

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1、Oktober 2009DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 13.060.50!$Xmn“1537475www.din.deDDIN 38406-17D

2、eutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- undSchlammuntersuchung Kationen (Gruppe E) Teil 17: Bestimmung von Uran Verfahren mittels adsorptiverStripping-Voltammetrie in Grund-, Roh- und Trinkwssern (E 17)German standard methods for the examination of water, waste water and sludge Cations (gro

3、up E) Part 17: Determination of uranium Method using adsorptive stripping voltammetry insurface water, raw water and drinking water (E 17)Mthodes normalises allemandes pour lanalyse des eaux, des eaux rsiduaires et desboues Cations (groupe E) Partie 17: Dosage de luranium Mthode par adsorbant stripp

4、ing par la voltammetrie deseaux de surface, deau brte et deau potable (E 17)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 17 Seitenb DIN 38406-17:2009-10 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen. 4 3 Begriffe 5 4 Strungen 6 5 G

5、rundlage des Verfahrens. 6 6 Bezeichnung 6 7 Reagenzien 7 8 Gerte. 8 9 Probenahme und Probenvorbereitung. 9 9.1 Allgemeines. 9 9.2 UV-Aufschluss 9 9.3 Salpetersure-Aufschluss . 9 10 Bestimmung der Massenkonzentration an gelstem Uran 9 10.1 Vorbereitung 9 10.2 Messung nach adsorptiver Anreicherung 10

6、 10.3 Standardaddition 10 11 Auswertung . 11 12 Angabe der Ergebnisse 11 13 Analysenbericht 12 14 Verfahrenskenndaten . 13 Anhang A (informativ) Beispiel-Voltammogramme einer Uran-Bestimmung in einem Trinkwasser. 14 A.1 Beispiele zur Konzentrationsbestimmung. 14 Anhang B (informativ) Beseitigung der

7、 Strung durch Kupfer-Ionen 15 B.1 Durchfhrung 15 Anhang C (informativ) Erluterungen 16 Literaturhinweise . 17 Bilder Bild A.1 Beispiel zur Konzentrationsbestimmung mittels Standardaddition . 14 Tabellen Tabelle 1 Verfahrenskenndaten der Bestimmung von Uran Verfahren mittels adsorptiver Stripping-Vol

8、tammetrie nach DIN 38402-42 bzw. DIN ISO 5725-2 . 13 2 DIN 38406-17:2009-10 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitskreis NA 119-01-03-01-19 AK Voltammetrische Verfahren fr Uran“ des NA 119-01-03 AA Wasseruntersuchung“ im Normenausschuss Wasserwesen (NAW) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hing

9、ewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Diese Norm wurde gemeinsam mit der Wasserchemischen Gesellschaft eine Fachgruppe in der Gesellschaft Deutsc

10、her Chemiker aufgestellt (siehe Anhang C). Es ist erforderlich, bei den Untersuchungen nach dieser Norm Fachleute oder Facheinrichtungen einzu-schalten und bestehende Sicherheitsvorschriften zu beachten. Bei Anwendung der Norm ist im Einzelfall je nach Aufgabenstellung zu prfen, ob und inwieweit die

11、 Festlegung zustzlicher Randbedingungen erforderlich ist. Zu DIN 38406 Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Kationen (Gruppe E) gehren weitere Teile. Eine bersicht der Gruppen A bis T der Deutschen Einheitsverfahren“ enthlt Anhang C. WARNUNG Anwender dieser Norm

12、sollten mit der blichen Laborpraxis vertraut sein. Diese Norm gibt nicht vor, alle unter Umstnden mit der Anwendung des Verfahrens verbundenen Sicherheits-aspekte anzusprechen. Es liegt in der Verantwortung des Anwenders, angemessene Sicherheits- und Schutzmanahmen zu treffen und sicherzustellen, da

13、ss diese mit nationalen Festlegungen ber-einstimmen. Auf die Toxizitt von Quecksilber und Uran und die Notwendigkeit der sachgemen Entsorgung der Restlsungen wird ausdrcklich hingewiesen. 3 DIN 38406-17:2009-10 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt ein Verfahren zur Bestimmung von gelstem Uran als Ura

14、n(VI) in Grundwasser, Rohwasser, Trinkwasser, natrlichem Mineralwasser, Tafelwasser, Quellwasser sowie organisch schwach belastetem Oberflchenwasser mit Hilfe der adsorptiven Stripping-Voltammetrie fest. Zur Bestimmung der gelsten Uran-Ionen werden diese vor der Aufnahme der Strom-Spannungskurve als

15、 Chloranilsure-Komplex adsorptiv angereichert. Die untere Anwendungsgrenze des Verfahrens nach adsorptiver Anreicherung liegt unter 0,1 g/l Uran(VI) und hngt von den gewhlten Messbedingungen (z. B. Anreicherungszeit), der Matrix und den zu erwartenden Strungen ab. Die obere Anwendungsgrenze liegt be

16、i etwa 50 g/l. Hher konzentrierte Proben werden entsprechend verdnnt. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausga

17、be des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 32633, Chemische Analytik Verfahren der Standardaddition Verfahren, Auswertung DIN 38402-12, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gruppe A) Probenahme aus stehenden Gews

18、sern (A 12) DIN 38402-13, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gruppe A) Probenahme aus Grundwasserleitern (A 13) DIN 38402-14, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gruppe A) Probenahme

19、von Rohwasser und Trinkwasser (A 14) DIN 38402-15, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gruppe A) Probenahme aus Fliegewssern (A 15) DIN 38402-18, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gr

20、uppe A) Probenahme von Wasser aus Mineral- und Heilquellen (A 18) DIN 38402-51, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser und Schlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gruppe A) Kalibrierung von Analysenverfahren, Auswertung von Analysenergebnissen und lineare Kalibrierfunktionen fr die Bestimm

21、ung von Verfahrenskenngren (A 51) DIN 38404-5, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung Physikalische und physikalisch-chemische Kenngren (Gruppe C) Teil 5: Bestimmung des pH-Wertes DIN EN ISO 5667-3, Wasserbeschaffenheit Probenahme Teil 3: Anleitung zur Konservierun

22、g und Hand-habung von Wasserproben DIN EN ISO 15587-2, Wasserbeschaffenheit Aufschluss fr die Bestimmung ausgewhlter Elemente in Wasser Teil 2: Salpetersure-Aufschluss DIN ISO 3696, Wasser fr analytische Zwecke Anforderungen und Prfungen 4 DIN 38406-17:2009-10 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Doku

23、ments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Polarographie Aufnahme von Strom-Spannungskurven an Arbeitselektroden, deren Oberflchen sich periodisch erneuern DIN 38406-16:1990-03, 2.1 3.2 Voltammetrie Aufnahme von Strom-Spannungskurven an Arbeitselektroden mit konstanter Oberflche DIN 38406-16:1990-03,

24、2.2 3.3 adsorptive Stripping-Voltammetrie Aufnahme von Strom-Spannungskurven an Arbeitselektroden nach vorangegangener adsorptiver Anreiche-rung bei einem konstant anliegenden Potential ANMERKUNG Wird die Strom-Spannungskurve in Richtung negativer Potentiale aufgenommen, so wird das Verfahren als ad

25、sorptive kathodische Stripping-Voltammetrie bezeichnet. 3.4 Arbeitselektrode stromdurchflossene Elektrode, an der der analytisch interessierende Prozess abluft ANMERKUNG Als Arbeitselektrode wird eine hngende Quecksilbertropf-Elektrode (en: hanging mercury drop electrode, HMDE) verwendet. 3.5 Gegene

26、lektrode zweite stromdurchflossene Elektrode (Gegenelektrode der Arbeitselektrode) DIN 38406-16:1990-03, 2.6 3.6 Bezugselektrode Elektrode mit konstantem und definiertem Potential ANMERKUNG Alle Spannungsangaben in der Polarographie und Voltammetrie beziehen sich auf die Potential der Arbeitselektro

27、de, gemessen gegen das Potential der Bezugselektrode. 3.7 differentielle Pulsmesstechnik DP Messtechnik, bei der einer Gleichspannung, die sich als Funktion der Zeit stetig ndert, Rechteckimpulse berlagert werden ANMERKUNG 1 Das Messsignal wird aus der Differenz der Strommessung am Ende und vor Begi

28、nn jedes Rechteckimpulses erhalten; es wird in Abhngigkeit von der Gleichspannung aufgezeichnet (Strom-Spannungskurve). ANMERKUNG 2 Dieses Verfahren ist fr alle Arten der Polarographie, z. B. Differenz-Puls-Polarographie (DPP) und Voltammetrie, z. B. Differenz-Puls-Voltammetrie (DPV) anwendbar. 5 DI

29、N 38406-17:2009-10 4 Strungen Hohe Chlorid-Konzentrationen ( 500 mg/l) stren die Bestimmung durch Hg2Cl2-Bildung. Dies fhrt von schlecht auswertbaren Messsignalen bis zu einem Abfall des Quecksilbertropfens. Erhhte TOC-Massenkonzentrationen ( 10 mg/l) (TOC, en: total organic carbon = gesamter organi

30、scher Kohlenstoff) knnen die Bestimmung stren. In solchen Fllen wird ein UV-Aufschluss (z. B. nach DIN 38406-16:1990-03) oder alternativ ein Mikrowellendruckaufschluss (z. B. nach DIN EN ISO 15587-2) durchgefhrt. Das Peakpotential des Uran-Chloranilsure-Komplexes ist pH-abhngig und variiert von 20 m

31、V bei pH = 1,8 bis 120 mV bei pH = 2,8 (gegen Ag/AgCl/3 mol/l KCl). Da der kathodische Spitzenstrom des Urans und die Anreicherung des Chloranilsure-Komplexes von der Matrix abhngt, wird zur quantitativen Bestimmung das Verfahren der Standardaddition eingesetzt. Die Nachweis-, Erfassungs- und Bestim

32、mungsgrenze des Verfahrens hngen von der gewhlten Anreicherungszeit ab. Dementsprechend wird bei sehr kleinen Uran-Konzentrationen die Anreicherungszeit auf bis zu 5 min verlngert. Kupfer-Konzentrationen unter 1 mg/l stren die Uran-Bestimmung bei Anwendung des Standardadditions-verfahrens nicht. Jed

33、och wird die Hhe des kathodischen Spitzenstromes des Uran-ChloranilsureKomplexes und somit die Empfindlichkeit in Gegenwart von Kupfer-Ionen reduziert. Bei Kupfer-Konzentrationen von mehr als 1 mg/l muss die Anwendbarkeit des Verfahrens geprft werden. Molybdn, Vanadium, Antimon und Zinn bilden ebenf

34、alls Chloranilsure-Komplexe, die jedoch die Bestimmung nicht stren. Falls diese Elemente in grerer Konzentration vorliegen, wird der Zusatz an Chloranilsure-Lsung erhht. 5 Grundlage des Verfahrens Uran wird bei pH-Werten um 2 als Chloranilsure-Komplex bei + 150 mV an der hngenden Quecksilber-tropf-E

35、lektrode angereichert. Bei einem nachfolgenden Potentialsweep bis 200 mV mittels DPCSV (en: Differential Pulse Cathodic Stripping Voltammetry) = kathodische differentielle Puls-Inversvoltammetrie wird ein kathodischer Spitzenstrom des Urans bei 90 mV (gegen Ag/AgCl/3 mol/l KCl, Variation: 50 mV, abh

36、ngig vom tatschlichen pH-Wert der Probe) registriert. Die Hhe des kathodischen Spitzenstromes ist der Uran-Konzentration proportional. Die Bestimmung von Uran(VI) ist im angewendeten Grundelektrolyten spezifisch und selektiv, da durch das positive Anreicherungspotential (+ 150 mV) andere Metall-Chlo

37、ranilsure-Komplexe nicht adsorbiert werden. Auch organische Matrixbestandteile natrlicher Wsser werden bei diesem Potential kaum an der hngenden Quecksilbertropf-Elektrode adsorbiert. 6 Bezeichnung Bezeichnung des Verfahrens zur Bestimmung von Uran Verfahren mittels adsorptiver Stripping-Voltam-metr

38、ie in Grund-, Roh- und Trinkwssern (E 17) Verfahren DIN 38406 E 17 6 DIN 38406-17:2009-10 7 Reagenzien 7.1 Allgemeines Als Chemikalien, wenn nicht anders angegeben, solche des Reinheitsgrades zur Analyse“ verwenden. 7.2 Wasser, fr das Ansetzen der Chloranilsure-Lsung, fr die Probenvorbereitung und a

39、lle Verdn-nungen Wasser der Qualitt 1 nach DIN ISO 3696 verwenden. 7.3 Chloranilsure, c = 0,01 mol/l. 209 mg Chloranilsure (2,5-Dichlor-3,6-dihydroxy-1,4-benzochinon, C6Cl2H2O4) in 100 ml Wasser (7.2) lsen. Die Lsung ist etwa einen Monat haltbar. 7.4 Salpetersure, c(HNO3) = 14,5 mol/l, (HNO3) = 1,4

40、kg/l, w(HNO3) 65 %. 7.5 Kaliumnitrat-Lsung, c(KNO3) = 1 mol/l. 10,11 g KNO3in einen 100-ml-Messkolben wgen. In Wasser (7.2) lsen und die Lsung mit Wasser (7.2) bis zur Marke auffllen. 7.6 Verdnnte Salpetersure, c(HNO3) 1,5 mol/l. In einem 100-ml-Messkolben 50 ml Wasser (7.2) vorlegen, 10 ml Salpeter

41、sure (7.4) zugeben, mit Wasser (7.2) bis zur Marke auffllen und schtteln. 7.7 Kaliumhydroxid-Lsung, w(KOH) = 10 %. 10 g KOH in einen 100-ml-Messkolben (vorzugsweise Polyethen oder Polypropen) wgen, in 70 ml Wasser (7.2) lsen, bis zur Marke auffllen und schtteln. 7.8 Uran-Stammlsung, (U) = 1 000 mg/l

42、. 1,782 g Uranylacetat, UO2(CH3COO)2 2 H2O in einem 100-ml-Becherglas wgen und in etwas Wasser (7.2) lsen. Mit Wasser (7.2) quantitativ in einen 1 000-ml-Messkolben berfhren und 10 ml Salpetersure (7.4) hinzufgen. Mit Wasser (7.2) bis zur Marke auffllen und schtteln. ANMERKUNG 1 Anstelle von Uranyla

43、cetat knnen auch 2,110 g Uranylnitrat, UO2(NO3)2 6 H2O eingesetzt werden. Die Lsungen sind, in verschlossenen Flaschen aufbewahrt, zwei Jahre haltbar. Gefmaterial siehe 8.7. ANMERKUNG 2 Alternativ darf ein handelsblicher wssriger Uran-Standard verwendet werden. ANMERKUNG 3 Zur Qualittssicherung empf

44、iehlt es sich, zwei unabhngige Uran-Standards zu verwenden. 7.9 Uran-Standardlsung I, (U) = 10 mg/l. 1 ml Uran-Stammlsung (7.8) in einen 100-ml-Messkolben pipettieren, mit 50 ml Wasser (7.2) und 100 l Salpetersure (7.4) versetzen, mit Wasser (7.2) bis zur Marke auffllen und schtteln. 7.10 Uran-Stand

45、ardlsung II, (U) = 1 mg/l. 100 l Uran-Stammlsung (7.8) in einen 100-ml-Messkolben pipettieren, mit 50 ml Wasser (7.2) und 100 l Salpetersure (7.4) versetzen, mit Wasser (7.2) bis zur Marke auffllen und schtteln. 7 DIN 38406-17:2009-10 7.11 Uran-Standardlsung III, (U) = 0,1 mg/l. 1,0 ml Uran-Standard

46、lsung (7.9) in einen 100-ml-Messkolben pipettieren, mit 50 ml Wasser (7.2) und 100 l Salpetersure (7.4) versetzen, mit Wasser (7.2) bis zur Marke auffllen und schtteln. ANMERKUNG Weitere Konzentrationen knnen entsprechend hergestellt werden. Die Haltbarkeit der Standard-lsungen 7.9 bis 7.11 betrgt i

47、m verschlossenen Zustand einen Monat. Lngere Haltbarkeiten sind abhngig von Gefmaterial und dem Lagerort mglich. 7.12 Wasserstoffperoxid, (H2O2) = 1,11 kg/l, w(H2O2) 30 %. 7.13 Argon, mindestens 4.5 oder Stickstoff, mindestens 4.5. 7.14 Kaliumchlorid, c(KCl) = 3 mol/l (Innenelektrolyt von Referenzelektrode und pH-Elektrode). 111,8 g KCl in einem 500-ml-Messkolben wgen, in 450 ml Wasser (7.2) lsen und mit Wasser (7.2) zur Marke auffllen. 7.14 Quecksilber, fr die Polarographie. 8 Gerte 8.1 Voltammetrie-Gert, bestehend aus: Messgert zur Durchfhrung voltammetrischer Messu