※총 질소 - 자외선/가시선 분광법 - 산화법
(Total Nitrogen-UV/Visible Spectrometry-Oxidation Method)
1. 목적
이 시험기준은 물속에 존재하는 총질소를 측정하기 위하여 시료 중 모든 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨을 사용하여 120 ℃ 부근에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 후 산성상태로 하여 흡광도를 220 nm에서 측정하여 총질소를 정량하는 방법이다.
※ 총질소는 = 유기성질소 + 무기성질소를 말한다.
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유기성질소 = 단백질 → 아미노산 → Albuminoid
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무기성질소 = 암모니아성질소 → 아질산성질소 → 질산성질소
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TKN(킬달질소) = 유기성질소(Albuminoid) + 암모니아성질소
2. 적용범위
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이 시험기준은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며, 정량한계는 0.1mg/L이다.
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비교적 분해되기 쉬운 유기물을 함유하고 있거나 자외부에서 흡광도를 나타내는 브롬이온이나 크롬을 함유하지 않는 시료에 적용된다.
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자외부에서 흡광도를 나타내는 모든 물질이 분석을 방해할 수 있으며 특히, 브롬이온 농도 10 mg/L, 크롬 농도 0.1 mg/L 정도에서 영향을 받으며 해수와 같은 시료에는 적용할 수 없다.
※ 브롬이온이나 크롬은 자외선흡수를 방해하여, 총질소를 자외선/가시선분광법으로 측정시 오차를 유발할 수 있다.
3. 시약 및 표준용액
# 알칼리성과황산칼륨용액( 3% )
정제수 500 mL에 수산화나트륨 (sodium hydroxide, NaOH, 분자량 : 40.00, 질소함량 0.0005 % 이하) 20 g을 넣어 녹인 다음 과황산칼륨 (potassium persulfate,K2S2O8, 분자량 : 270.32, 질소 함량 0.0005 % 이하) 15 g을 넣어 녹인다. 이 용액은사용할 때 조제한다.
# 표준원액( 100 mg/L )
미리 105 ~ 110도에서 4시간 건조한 질산칼륨 ( Potassium Nitrate, KNO3 ) 0.7218g을 정밀히 달아 정제수에 녹여 1L로 한다.
※ 건조한 질산칼륨을 사용하는 이유는 수분 등과 같은 불순물을 제거하기 위함이다.
# 표준용액( 20 mg/L )
표준원액(100 mg/L) 20 mL를 정확히 취하여 정제수를 넣어 100 mL로 한다.
# 염산 ( 1 + 16 )
정제수 160 mL에 진한 염산 (hydrochloric acid, HCl, 분자량 : 36.46, 비중 : 1.18,함량 : 36.5 % ∼ 38 %) 10 mL를 넣어 혼합한다.
# 염산 ( 1 + 500 )
정제수 500 mL에 진한 염산 (hydrochloric acid, HCl, 분자량 : 36.46, 비중 : 1.18,함량 : 36.5 % ∼ 38 %) 1 mL를 넣어 혼합한다.
※ 염산을 넣는 이유는 산성 ( pH 2 ~ 3 )에서 질산이온이 최대가 되며, 최대 발색이 나타나기 때문이다. 시료는 유기물이 많고 더럽기 때문에 강산 ( 1 + 16 )을 넣어주고, 상대적으로 깨끗한 BLANK나 STANDARD에는 염산 ( 1 + 500 ) 을 넣어준다. 또한, 탄산염제거의 목적도 있는데 대기 중 Co2가 시료에 용해되어 항상 탄산염이 존재한다. 이 탄산염은 Co3-형태로 시료 내의 Ca와 반응하여 CaCo3가 되면 입자가 석출되므로 UV를 산란시켜 흡수율이 높은 걸로 나타나 양의 오차를 나타내게 된다.
4. 전처리
시료 50 mL(질소함량이 0.1 mg 이상일 경우에는 희석)를 분해병에 넣고 알칼리성과황산칼륨 용액 10 mL를 넣어 마개를 닫고 흔들어 섞은 다음 고압증기멸균기에 넣고 가열한다. 약 120 ℃가 될 때부터 30분간 가열 분해하고 분해병을 꺼내어 냉각한다.가열한다. 약 120 ℃가 될 때부터 30분간 가열 분해하고 분해병을 꺼내어 냉각한다.
※ 알칼리성 과항산칼륨용액을 넣어서 유기물과 무기물을 강제로 분해하여 질산이온으로 산화시킨다.
5. 분석방법
- 전처리한 시료의 상충액을 취하여 유리섬유여과지 (GF/C)로 여과하고 처음 여과용액 5 ~ 10mL는 버린 다음 여과용액 25mL를 정확히 취하여 50mL 비커 또는 비색관에 옮긴다.
- 여기에 염산 ( 1 + 16 ) 5mL를 넣어 pH 2 ~ 3으로 하고 시료 용액으로 한다.
- 따로 정제수 50mL를 취하여 시료의 시험방법에 따라 시험하고 바탕시험용액으로 한다.
- 표준용액을 단계별로 분취하여 이 용액을 25mL씩 정확히 취하여 50mL 또는 비색관에 넣고 염산 ( 1 + 500 )을 5mL를 넣는다.
- 바탕시험용액을 대조액으로 하여 220nm에서 시료 용액의 흡광도를 측정하고 미리 작성한 검정곡선으로부터 질소의 양을 구한다.
※전처리한 시료는 알칼리성 과항산칼륨이 들어가기때문에 강산( 1+16 ) 을 넣어주고 상대적으로 적은 표준용액은 약한염산( 1 + 500 ) 을 넣어준다.