5430858 R621 Anexo PDF

Preview

Summary

Y EXTENSIONINFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUATRATADA Y CRUDAPágina 112 de 141. Método de EnsayoDeterminación de Mercurio por Espectrofotometría de Absorción Atómica-Vapor Frio para Aguas (Tratada y Cruda) (Tratamiento de las muestrasmediante digestión con ácido nítrico, sulfúrico y permangana...

Description

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 112 de 14

1. Método de Ensayo Determinación de Mercurio por Espectrofotometría de Absorción AtómicaVapor Frio para Aguas (Tratada y Cruda) (Tratamiento de las muestras mediante digestión con ácido nítrico, sulfúrico y permanganato de potasio (si se tiene materia orgánica a 100°C)) Código del Instructivo: (123-LAA-INT-51). 2. Responsable (s) Ariel Felipe Arcila Z. 3.

Materiales y Reactivos MATERIALES Descripción Beaker de 200 ml

REACTIVOS Cantidad 4

Descripción Solución patrón de 1000mg/l de Hg

Cantidad 20 ml

Bureta de 25 ml

1

Agua destilada

20000 ml

Matraz de 200 ml

16

Acido Nítrico 65%

1240 ml

Matraz de 100 ml

2

Acido Sulfúrico 98%

1600 ml

Matraz de 250 ml

1

Permanganato de Potasio

500 g

Pipeta Graduada de1 ml

2

Sulfato de Hidroxilamina

480 g

Pipeta Graduada de 15 ml

1

Cloruro Estañoso

400 g

Pipeta volumétrica de10 ml

5

Winklers

16

3.1 Equipos Espectrofotómetro de absorción atómica SHIMADZU AA-700 Generador de vapor frio SHIMADZU Baño María 4. Preparación de la Curva de Calibración

112

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 113 de 14

4.1. Solución madre de Mercurio (10 mg/L) Tomar 1mL de solución estándar PANREAC de 1000 ppm

INICIO

Aforar a 100 mL

FIN

Solución estándar de Mercurio (0,02 mg/L)

INICIO

Tomar 1mL de solución madre de mercurio (10 mg/L)

Aforar hasta 500mL

FIN

Patrones curva de calibración Mercurio

INICIO

Tomar el volumen en bureta necesario de la solución estándar de Mercurio (0,02 mg / L) para preparar cada uno de los patrones de acuerdo a la siguiente tabla

Concentración

Patrón

(µg/L) 0,0 0,5 0,75 1 2 3

Blanco 1 2 3 4 5

Volumen de Solución estándar a tomar (mL) 0,0 5 7,5 10 20 30

Aforar cada uno de los patrones a 200 mL con agua desionizada

FIN

Pasar los patrones antes preparados a 6 winklers previamente lavados con ácido nítrico al 10% y realizar el proceso de digestión de muestras sin materia orgánica.

113

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 114 de 14

4.2.

Soluciones para la verificación

üBK: Blanco de reactivos. (Agua desionizada) üBb: Estándar de concentración baja. (0,8 µg/L para Hg) üBa: Estándar de concentración alta. Aproximadamente el 90% del rango. (2,5 µg/L para Hg) üBKAT: Blanco agua tratada üM1AT: Muestra natural para ver efectos en la matriz real. (Agua Cruda + 0,8 µg/l Hg) üM2AT: Muestra natural para ver efectos en la matriz real. (Agua Cruda + 2,5 µg/l Hg) üBKAC: Blanco agua cruda üM1AC: Muestra natural para ver efectos en la matriz real. (Agua Tratada 0,8 µg/l Hg) üM2AC: Muestra natural para ver efectos en la matriz real. (Agua Tratada 2,5 µg/l Hg) 4.2.1 Preparación de soluciones para la verificación

Tomar el volumen en bureta necesario de la solución estándar de Mercurio (0,02 mg / L) para preparar cada uno de las soluciones de verificación.

INICIO

Patrón

Concentración (µg/L) 0,0 0,8 2,5

üBK üBb üBa

Volumen de Solución estándar a tomar (mL) 0,0 8 25

Aforar cada uno de los patrones a 200 mL con agua desionizada

FIN

2.

Pasar los patrones antes preparados a 6 winklers previamente lavados con ácido nítrico al 10% y realizar el proceso de digestión de muestras sin materia orgánica.

114

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 115 de 14

Preparación de muestras adicionadas

INICIO

Tomar el volumen en bureta necesario de la solución estándar de Mercurio (0,02 mg / L) para preparar cada uno de los patrones de acuerdo a la siguiente tabla

Patrón

Concentración (µg/L)

Volumen de Solución estándar a tomar (ml)

üBKAT üM1AT üM2AT üBKAC üM1AC üM2AC

0,0 0,8 2,5 0 0,8 2,5

0,0 8 25 0 8 25

Aforar cada uno de los patrones a 200 mL con agua Según la matriz de análisis.

Pasar los patrones antes preparados a 6 winklers previamente lavados con ácido nítrico al 10%

FIN

Nota: La muestra queda lista para determinar su concentración por espectrofotometría de absorción atómica-vapor frio. La determinación de mercurio en el equipo de absorción atómica SHIMADZU AA7000 debe ser programada a través del software WizAArd, instalado en su PC. Se recomienda atender recomendaciones del instructivo 123-LAA-INT-23.

115

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 116 de 14

5

RESULTADOS 5.1 RANGO DE TRABAJO

0,50 – 3,00 µg Hg/L 5.2 MEDICIONES REALIZADAS Se realizaron 15 curvas de calibración de Mercurio y la posterior lectura de 6 réplicas de cada solución durante 2 días diferentes para evaluar la repetibilidad y reproducibilidad.

116

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 117 de 14

117

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 118 de 14

118

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 119 de 14 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD Fecha

13/09/2012

Media Desviación estándar Coeficiente de variación Varianza de la muestra Mínimo Máximo

üM1AT

üM2AT

0,9026 0,8339 0,8732 0,8732 0,8666 0,6997 0,8415

2,6409 2,7686 2,6311 2,7407 2,6736 2,5623 2,6695

0,0729

Fecha

üM1AC

üM2AC

0,8061 0,8594 0,7279 0,8011 0,8195 0,7945 0,8014

2,5698 2,6082 2,9263 2,6648 2,6748 2,6365 2,6800

0,0757

0,0428

0,1266

8,6586

2,8373

5,3443

4,7224

0,0053

0,0057

0,0018

0,0160

0,6997 0,9026

2,5623 2,7686

0,7279 0,8594

2,5698 2,9263

08/11/2012

Datos del porcentaje de error y porcentaje de Recuperación. Agua Tratada Tipo

Concentración (ppb)

% de Error

% Recuperación

H2O Tratada + 0,8 ppb Hg (1)

0,9026

12,8250

112,825

H2O Tratada + 0,8 ppb Hg (2)

0,8339

4,2375

104,2375

H2O Tratada + 0,8 ppb Hg (3)

0,8732

9,1500

109,15

H2O Tratada + 0,8 ppb Hg (4)

0,8732

9,1500

109,15

H2O Tratada + 0,8 ppb Hg (5)

0,8666

8,3250

108,325

H2O Tratada + 0,8 ppb Hg (6)

0,6996

12,5500

87,45

Media

0,8415

9,3729

105,1896

H2O Tratada + 2,5 ppb Hg (1)

2,6409

5,6360

105,636

H2O Tratada + 2,5 ppb Hg (2)

2,7686

10,7440

110,744

H2O Tratada + 2,5 ppb Hg (3)

2,6311

5,2440

105,244

H2O Tratada + 2,5 ppb Hg (4)

2,7407

9,6280

109,628

H2O Tratada + 2,5 ppb Hg (5)

2,6736

6,9440

106,944

H2O Tratada + 2,5 ppb Hg (6)

2,5623

2,4920

102,492

Media

2,6695

6,7813

106,7813

119

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 120 de 14

Agua Tratada Tipo

Concentración (ppb)

% de Error

% Recuperación

H2O Cruda + 0,8 ppb Hg (1)

0,8061

0,7678

100,7677703

H2O Cruda + 0,8 ppb Hg (2)

0,8594

7,4296

107,4295517

H2O Cruda + 0,8 ppb Hg (3)

0,7279

9,0167

90,98327893

H2O Cruda + 0,8 ppb Hg (4)

0,8011

0,1432

100,1432283

H2O Cruda + 0,8 ppb Hg (5)

0,8195

2,4332

102,4332156

H2O Cruda + 0,8 ppb Hg (6)

0,7945

0,6895

99,31050563

Media

0,8014

3,4133

100,1779

H2O Cruda + 2,5 ppb Hg (1)

2,5698

2,7940

102,7939511

H2O Cruda + 2,5 ppb Hg (2)

2,6082

4,3262

104,3261608

H2O Cruda + 2,5 ppb Hg (3)

2,9263

17,0502

117,0501632

H2O Cruda + 2,5 ppb Hg (4)

2,6648

6,5912

106,5911665

H2O Cruda + 2,5 ppb Hg (5)

2,6748

6,9909

106,9908734

H2O Cruda + 2,5 ppb Hg (6)

2,6365

5,4587

105,4586636

Media

2,6800

7,2018

107,2018

6 ANÁLISIS DE RESULTADOS 6.1 PRUEBA DE LINEALIDAD (Prueba de Fisher) Se realiza un promedio de los valores obtenidos de la concentración y la respectiva absorbancia de las ultimas siete curvas de calibración y se grafican dichos valores promedio.

120

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 121 de 14

Curva de Calibracion Promedio Absorbancia Promedio

0,1000 0,0900 0,0800 0,0700 0,0600 0,0500 0,0400 0,0300 0,0200 0,0100 0,0000 0,0000 0,5000 y = 0,0292x + 0,0014 R² = 0,9986

1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 Concentracion de Hg (ppb)

3,0000

3,5000

Planteamiento de la Hipótesis: Ho: No existe correlación entre los valores de X y Y Hi: Existe correlación ente los valores de X y Y Datos prueba de linealidad. Coeficiente de 2 correlación (r ) 0,9986

Tcal

Ttabla

Criterio de rechazo de Ho: Tcal>Ttabla

53,37

2,36

Existe correlación entre XyY

Prueba de linealidad

t

r2

(n  2) (1  r 2 )

121

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 122 de 14

6.2 CARACTERÍSTICAS DE LA CURVA DE CALIBRACIÓN Pendiente 0,0292 Desviación Estándar de la pendiente 2 R R Limite de detección de la señal

Ordenada 0,0014

Denominación Yb Sb

0,9986 0,9992

Sy/x Limite de detección en mg/L

6.3 REPETIBILIDAD (Precisión) Para este atributo del método de ensayo se considera el coeficiente de variación obtenido de las lecturas de las muestras adicionadas en agua cruda y agua tratada. El criterio de aceptación es que el coeficiente de variación debe ser menor a 10%: Coeficiente de variación Muestra adicionada (Agua Cruda + 0,8 µg/l Hg): 5,3443% Coeficiente de variación Muestra adicionada (Agua Cruda + 2,5 µg/l Hg): 4,7224% Coeficiente de variación Muestra adicionada (Agua Tratada 0,8 µg/l Hg): 8,6586% Coeficiente de variación Muestra adicionada (Agua Tratada 2,5 µg/l Hg): 2,8373% 6.4 EXACTITUD El porcentaje de Exactitud se determina a partir las muestras adicionadas en agua cruda y agua tratada. El criterio de aceptación es que el % de error debe ser menor a 10%: Para la muestra adicionada de (Agua Cruda + 0,8 µg/l Hg): % Error = 3,4133%. Para la muestra adicionada de (Agua Cruda + 2,5 µg/l Hg): % Error = 7,2180%. Para la muestra adicionada de (Agua Tratada + 0,8 µg/l Hg): % Error = 9,3729%. 122

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 123 de 14

Para la muestra adicionada de (Agua Tratada + 2,5 µg/l Hg): % Error = 6,7813%. 6.5 PORCENTAJE DE RECUPERACIÓN El porcentaje de recuperación para el Mercurio en aguas tratada y cruda se determina a partir las muestras adicionadas en agua cruda y agua tratada. El criterio de aceptación es que el % de recuperación debe estar entre 75 y 125%: Para la muestra adicionada de (Agua Cruda + 0,8 µg/l Hg): % de Recuperación = 100,1779%. Para la muestra adicionada de (Agua Cruda + 2,5 µg/l Hg): % de Recuperación = 107,2018%. Para la muestra adicionada de (Agua Tratada + 0,8 µg/l Hg): % de Recuperación = 105,1896%. Para la muestra adicionada de (Agua Tratada + 2,5 µg/l Hg): % de Recuperación = 106,7813%. 6.6 LIMITE DE DETECCIÓN El límite de detección se calcula teniendo en cuenta 3 veces la desviación de la muestra adicionada de (Agua Cruda + 0,8 µg/l Hg) para agua cruda y 10 veces la desviación estándar de la muestra adicionada de (Agua Tratada + 0,8 µg/l Hg) para agua tratada: L.D Agua Cruda = 0,1284 µg de Hg/L L.D Agua Tratada = 0,2187 µg de Hg/L 6.7 LIMITE DE CUANTIFICACIÓN El límite de cuantificación se calcula teniendo en cuenta 10 veces la desviación de la muestra adicionada de (Agua Cruda + 0,8 µg/l Hg) para agua cruda y 10 veces la desviación estándar de la muestra adicionada de (Agua Tratada + 0,8 µg/l Hg) para agua tratada:

123

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 124 de 14

L.C Agua Cruda = 0,428 µg de Hg/L L.C Agua Tratada = 0,729 µg de Hg/L 7 CONCLUSIONES Para las condiciones de trabajo establecidas en el proceso de verificación para la determinación de Mercurio en muestras de Agua cruda y tratada (µ g Hg/L) por el método de espectrofotometría de absorción atómica-vapor frio (Tratamiento de las muestras mediante digestión con ácido nítrico, ácido sulfúrico y permanganato de potasio a 100 °C) del Laboratorio de Análisis de Aguas y Alimentos se establecieron las siguientes conclusiones: El rango de trabajo para el método está entre 0,5 y 3,0 mg/L utilizando estádar de 1000 mg/L de Mercurio. El límite de detección del método es de: L.D Agua Cruda = 0,1284 µg de Hg/L L.D Agua Tratada = 0,2187 µg de Hg/L El límite de cuantificación del método es de: L.C Agua Cruda = 0,428 µg de Hg/L L.C Agua Tratada = 0,729 µg de Hg/L Características

Expresada en

Precisión

% coeficiente de variación

Exactitud

% error

Linealidad

Coeficiente de correlación

% de recuperación

Muestra Agua cruda + 0,8 ppb Hg Agua cruda + 2,5 ppb Hg Agua Tratada + 0,8 ppb Hg Agua Tratada + 2,5 ppb Hg Agua cruda + 0,8 ppb Hg Agua cruda + 2,5 ppb Hg Agua Tratada + 0,8 ppb Hg Agua Tratada + 2,5 ppb Hg Agua cruda + 0,8 ppb Hg Agua cruda + 2,5 ppb Hg Agua Tratada + 0,8 ppb Hg Agua Tratada + 2,5 ppb Hg

Porcentaje

124

Datos obtenidos 5,3443 4,7224 8,8568 2,8373 3,4133 7,2180 9,3729 6,7813 0,9986 100.1779 107.18 105.1896 106.7813

VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIONES, INNOVACIÓN Y EXTENSION INFORME DE VALIDACION DE MERCURIO EN AGUA TRATADA Y CRUDA Página 125 de 14

125

VICERRECTORIA DE INVESTIGACIÓN INNOVACIÓN Y EXTENCIÓN

Código 123-LAA-INT-46 Versión 1 Fecha 20/02/2012 Pagina 88 de 12

INSTRUCTIVO PARA LA DETERMINACIÓN DE MERCURIO EN AGUAS MEDIANTE ABSORCIÓN ATÓMCIA-VAPOR FRIO

LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS Y ALIMENTOS Establecer el procedimiento para determinar la concentración de Mercurio en aguas por el método de absorción atómica-vapor frio en el Laboratorio de Análisis de Aguas y Alimentos de la Universidad Tecnológica de Pereira 1. CONTENIDO La espectrofotometría de absorción atómica está fundamentada en la capacidad que tienen los elementos, en su estado atómico basal, de absorber radiación electromagnética a longitudes de onda específicas para cada elemento. La cantidad de energía absorbida es directamente proporcional a la concentración de los átomos del metal analizado, de acuerdo con la Ley de Lambert-Beer. los límites de detección logrados son del orden de ppm (partes por millón). En esta técnica, los metales disueltos son llevados a su forma atómica elemental mediante calentamiento por una llama generada por una mezcla de gases combustibles. Las mezclas más empleadas son: aire-acetileno y óxido nitroso-acetileno. Las temperaturas de la llama van de 1900 °C a 2800 °C. Los átomos en forma de nube gaseosa, son irradiados por un haz de luz de una longitud de onda específica, de acuerdo con el metal analizado; esto se logra mediante el empleo de lámparas con cátodo del metal de interés o con lámparas de descarga sin electrodo. Los átomos absorben una fracción de la radiación proveniente de la lámpara y la fracción restante es captada por un fotodetector y un dispositivo transductor, que la convierten en una señal eléctrica, que posteriormente es registrada por un software. Como se mencionó anteriormente, el valor de señal obtenido es proporcional a la concentración de los átomos presentes en la nube de gases; de este modo es posible construir una curva de calibración analizando soluciones patrón de concentración conocida y midiendo la magnitud de la absorción de cada una de ellas.

88

Código 123-LAA-INT-46 Versión 1 Fecha 20/02/2012 Pagina 89 de 12

VICERRECTORIA DE INVESTIGACIÓN INNOVACIÓN Y EXTENCIÓN INSTRUCTIVO PARA LA DETERMINACIÓN DE MERCURIO EN AGUAS MEDIANTE ABSORCIÓN ATÓMCIA-VAPOR FRIO

Un caso particular en la técnica de absorción atómica, lo constituye el mercurio, ya que gracias a su volatilidad, no requiere el uso de llama para atomizarse y puede determinarse en forma de vapor frío. Mediante esta técnica se alcanzan límites de detección del orden de 1 ppb. La determinación se realiza adicionando un agente reductor (cloruro estañoso o borohidruro de sodio), al digerido. La reacción del mercurio en solución con el agente reductor produce mercurio atómico muy volátil. El vapor de mercurio es conducido hacia una celda colocada en el paso del haz de luz, donde ocurre la interacción entre los átomos de mercurio y la radiación, produciéndose la absorción. Para la determinación de mercurio en agua se utiliza el espectrómetrofotometro

de

absorción atómica SHIMADZU AA-7000 y un generador de vapor frio SHIMADZU #### ubicado en la zona de análisis instrumental del laboratorio de Aguas y Alimentos. 2. INFORMACION ANTES DE INICIAR EL PROCESO 2.1 Interferencias Interferencia es el efecto de un concomitante presente en la muestra sobre la

señal

generada por el analito. La presencia de un interferente conduce en todos los casos a un error sistemático. Las interferencias más comunes para la determinación de mercurio en muestras de agua cruda y tratada por espectroscopia de absorción atómica son:  Las interferenc...