Transcript metaalkationen-en-ammonium-in-oppervlaktewater

ministerie van verkeer en waterstaat
rijkswaterstaat
rijksinstituut voor integraal zoetwaterbeheer en afvalwaterbehandeling (riza)
METAALKATIONEN EN AMMONIUM IN OPPERVLAKTEWATER
Deelprojectplan ionchromatografie
Project
Werkdocument
:MET*LABONTW
.92.141X
Hoofdafdeling Informatie en Ontwikkeling
Laboratorium voor Methodenontwikkeling
Ing. L.E. van der Velde
Lelystad, november 1992
METAALKATIONEN EN AMMONIUM IN OPPERVLAKTEWATER
Deelprojectplan ionchromatografie
Project
Werkdocument
:MET*LABONTW
.92.141X
Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer
Hoofdafdeling Informatie en Ontwikkeling
Laboratorium voor Methodenontwikkeling
en Afvalwaterbehandeling
(RIZA)
Ing. L.E. van der Velde
Lelystad, november 1992
N.B.:
De inhoud van dil werkdocumem hoeft niel noodzakelijkerwijs in overeensiemming u zijn met de visie van hel Ministerie
van Verkeer en Waiersiaai.
INHOUDSOPGAVE
pag.
0.
SAMENVATTING
iii
1.
INLEIDING
1
2.
DOELSTELLING
1
3.
KATIONEN EN (ZWARE) METALEN
2
3.1
Definities en terminologie
2
3.2
In de Rijkswateren voorkomende gehaltes
2
4.
IONCHROMATOGRAFISCHE
4.1
4.2
BEPALINGSMETHODEN
Applicaties
Samenvatting, overwegingen en conclusies
3
4
6
5.
INVESTERINGEN
7
6.
TUDSCHEMA VAN GEPLANDE ACTIVITEITEN
8
7.
LITERATUURLUST
Bijlage:
Classificatie van de metalen volgens
The Condensed Chemical Dictionary'
9
iv
Ill
0.
SAMENVATTING
Het project MET*LABONTW heeft als doel het ontwikkelen van analysemethoden en -methodieken. Dit deelprojectplan ionchromatografie 'metaalkationen en ammonium in oppervlaktewater' geeft een overzicht van door leveranciers van analyseapparatuur ontwikkelde applicaties voor de ionchromatografische bepaling van 1) ammonium en een selecte groep lichte metaalkationen
waaronder natrium, kalium en de hardheidsmetalen calcium en magnesium en
2) een groep zware metaal kationen waaronder koper, zink, cadmium en lood
in oppervlaktewater. Op basis van gegevens als in Rijn en Maas voorkomende
gehaltes en normwaarden is aangegeven welke methode(n) geschikt is (zijn)
voor het bereiken van de doelstelling van dit deelproject. Verder zijn de
relevante operationele (experimentele en instrumentele) parameters en een
globaal tijdschema van geplande activiteiten vermeld.
1.
INLEIDING
Eind 1991 is een start gemaakt met hel expeiiinenlele ondcizuck in hel kader
van het deelproject ionchromatografie, een onderdeel van het project MET*LABONTW. De doelstelling en de activiteiten van het deelproject zijn
hiervoor beschreven in het (eerste) deelprojectplan ionchromatografie [1].
In eerste instantie is daarbij nagegaan of de beschikbare analyseapparatuur,
bestaande uit een titanium HPLC systeem, uitgerust met een geleidbaarheidsdetector met elektronische onderdrukking, een UV/Vis-detector en een
datastation, aan de gestelde eisen voldeed. Vervolgens is een methode ontwikkeld voor de simultane bepaling van de anorganische anionen fluoride,
chloride, bromide, nitriet, nitraat, (ortho-) fosfaat en sulfaat in drink- en
oppervlaktewater.
In een later stadium van het onderzoek bleek dat het aantal componenten
onder dezelfde experimentele condities kon worden uitgebreid met de anionen
jodide en chromaat. De methode bleek verder geschikt voor de bepaling van
chromaat in afvalwater. De resultaten van dit onderzoek zijn vastgelegd in
RIZA werkdocument 92.110X[2].
Om de expertise zo breed mogelijk te maken, wordt voor het te verrichten
vervolgonderzoek aandacht besteed aan ammonium en aan (een selecte
groep) lichte en zware metaal kationen, die in het oppervlaktewater voorkomen.
2.
DOELSTELLING
Het doel van dit deelproject is 6in of meerdere ionchromatografische analysemethode^) te ontwikkelen, waarmee de in het Nederlandse oppervlaktewater
voorkomende (opgeloste) metaalkationen en ammonium zoveel mogelijk
simultaan kunnen worden bepaald. Uitgangspunt is een methode te ontwikkelen voor tenminste die groep metaalkationen (alsmede ammonium), die t.b.v.
het routinematige waterkwaliteitsonderzoek in de Rijkswateren (het manuele
meetnet) worden bepaald. De te ontwikkelen methode(n) zal (zullen) verder
moeten voldoen aan de in de Derde Nota Waterhuishouding [3] aangegeven
getalswaarden voor de algemene milieukwaliteit voor het zoete oppervlaktewater. De voorkeur gaat daarbij uit naar methoden, die (na filtratie) zonder
preconcentratie toepasbaar zijn.
Uit de resultaten van het onderzoek moet verder naar voren komen wat de
mogelijkheden zijn van een ionchromatograaf als vervanging van de huidige
metaalmonitoren op de meetstations.
2
3.
KATIONEN EN (ZWARE) METALEN
3.1
Definities en terminologie
De termen kationen, metalen en zware metalen worden vaak onterecht door
elkaar gebruikt. Het onderscheid is eenduidig: kationen zijn gedefinieerd als
positief geladen ionen (atomen of moleculen, die valentieelectronen hebben
afgestaan), terwijl metalen elementen zijn die in (waterige) oplossing, positief
geladen ionen (kationen) vormen, en waarvan de oxyden met water hydroxyden in plaats van zuren vormen.
De elementen van het periodiek systeem kunnen worden onderverdeeld in
(lichte en zware) metalen en niet-metalen. Circa 75% behoort tot de metalen.
Metalen komen in elke groep van het periodiek systeem voor, behalve in
groep Vila (de halogenen) en groep O (de edelgassen). 94 elementen komen
van nature op aarde voor, de rest (hoofdzakelijk elementen met de hoge(re)
atoomnummers) is synthetisch.
Zware metalen zijn volgens The Condensed Chemical Dictionary [5] gedefinieerd als de metalen met een atoomgewicht groter dan natrium, die met
vetzuren reageren tot zeep; Stoker en Seager [6] definieren deze groep als die
metalen die een dichtheid hebben groter dan 5 g/cm3. Metalen met een
dichtheid kleiner dan 5 g/cm3 zijn hierdoor gedefinieerd als lichte metalen.
Door overeenkomsten in electronenconfiguratie, overeenkomstige fysische cq.
chemische eigenschappen en/of voorkomen en toepassing zijn de metalen
verder onder te verdelen in de volgende (elkaar gedeeltelijk overlappende)
classificaties [5]: alkali metalen, aard-alkali metalen, overgangsmetalen, edele
metalen, platina metalen, zeldzame metalen, zeldzame aardmetalen, actinide
metalen, lanthanide metalen, lichte en zware metalen. Een lijst van elementen
onderverdeeld in de betreffende classificaties is weergegeven in de bijlage.
3.2
In de Rijkswateren voorkomende gehaltes
Om te kunnen beoordelen of een in de literatuur beschreven methode in
principe aan de in 2. gestelde eisen kan voldoen, is in tabel 1 een overzicht
gegeven van de jaargemiddelden over de periode 1991 van opgeloste gehaltes
van in steekmonsters van Rijn- (Lobith) en Maaswater (Eijsden) voorkomende
metalen (en van ammonium), de bijbehorende analysemethode en de normwaarden volgens de Derde Nota Waterhuishouding [3]. De meetgegevens zijn
afkomstig uit het databestand WORSRO (Ministerie van Verkeer en Waterstaat). Op enkele na (frequentie van eenmaal per 2 weken) worden de
parameters met een frequentie van eenmaal per 4 weken gemeten; het aantal
waarnemingen bedraagt derhalve 13 (of 26).
Tabel 1.
Opgeloste gehaltes in Rijn- en Maaswater over de periode 1991 (in ng/l, tenzij
anders vermeld). De gehaltes rijn opgegeven als jaargemiddelde ± Is.
Parameter
NH4-N (mg/l)
tot Ca (mg/l)
tot Mg (mg/l)
tot K (mg/l)
tot Na (mg/l)
opg As
tot As
opg Cd
tot Cd
opg Cr
tot Cr
opg Cu
tot Cu
tot Fe (mg/l)
opg Pb
tot Pb
tot Mn
opg Ni
tot Ni
opg Zn
tot Zn
opg Hg
tot Hg
Maaswater
Rijnwater
V*±ls
*mm
0,43 ±0,28
88,9 ±10,2
11,6±1.55
7,06 ±1,32
105 ±26
(0,85
1,41 ±0,38
(0.022
(0,11
(0,63
4,89±1,73
2,97 ±0,97
6,45±1,15
1,00±0,31
(0,26
(4,65
81,5±29,5
2,98 ±0,77
4,62±0,88
(7,3
30,4±22,7
(0,015
(0,050
0,07
65
8,3
4,3
41
(0,1
0,9
(0,01
(0,01
(0,1
2,0
0,5
4,5
0,57
(0,1
(0,1
47
1,5
3,3
(1
6
(0,01
(0,01
Analysemethode
Normwaarde
«*"
0,69 ±0,45
79,0±15,1
7,77 ±1,69
4,13±1,16
36,2±15,5
(1.73
2,00 ±1,68
(0,097
0,43 ±0,34
1,20 ±1,52
4,28±2,88
3,15±2,35
6,91±5,14
1,11 ±1,88
(0,18
5,68±3,72
129 ±123
3,42±2,02
4,92±2,27
20,8±20,9
77,1 ±86,9
(0,011
(0,034
0,08
50
4,3
2,3
9
(0,1
0,4
(0,01
0,08
0,2
1.8
1.6
3,0
0,16
(0,1
2,1
42
1.5
2,2
5
21
(0,01
(0,01
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
NEN
6646
6446
6455
6442
6442
6457
6457
6458
6458
6444
6444
6454
6454
6460
6429
6429
6466
6430
6430
6443
6443
6445
6445
15
G-lijst)
0,2
(M-lijst)
25
(M-lijst)
3
(M-lijst)
25
(M-lijst)
10
(M-lijst)
30
(M-lijst)
0,03
(M-lijst)
1) x^- is het laagste gehalte van de jaarreeks
Het symbool < geeft aan dat een of meerdere waarnemingen uit een serie
metingen beneden de detectiegrens van de betreffende analysemethode lag.
De standaarddeviatie wordt daarbij door de programmatuur van het databestand automatisch achterwege gelaten.
4.
IONCHROMATOGRAFISCHE
BEPALINGSMETHODEN
Zoals aangegeven in [2] is de ionchromatograaf uitgevoerd met een geleidbaarheidsdetector (naast een UV/Vis detector), waarbij de achtergrondgeleidbaarheid wordt gereduceerd d.m.v. elektronische onderdrukking. De consequentie van de keuze voor dit type detector is dat de in de literatuur beschreven methoden voor geleidbaarheidsdetectoren met chemische onderdrukking
als gevolg van (sterk) afwijkende operationele condities niet (of slechts
gedeeltelijk) toepasbaar zijn.
De hieronder aangegeven methoden zijn, indien sprake is van geleidbaarheids-
detectie, gebaseerd op het type dat werkt volgens het principe van elektronische achtergrondonderdrukking.
De beschreven methoden zijn, afhankelijk van de mate van toepasbaarheid, in
twee groepen in te delen. De eerste groep omvat door fabrikanten ontwikkelde, direct toepasbare applicaties. De tweede groep bestaat uit methoden,
die in artikelen van recente wetenschappelijke tijdschriften zijn beschreven;
deze zijn in de praktijk veelal niet (direct) toepasbaar. Van deze laatste
categorie volgt een literatuuronderzoek, dat met een literatuurrapport zal
worden afgesloten (zie 4.2 en 6).
Van elke methode wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste experimentele en instrumentele parameters en (indien opgegeven) van relevante
grootheden als detectiegrens en analyseduur etc. De opgegeven detectiegrenzen zijn gedefinieerd als 3 maal de ruis van de basislijn.
4.1
Applicaties
1)
De firma Waters heeft een aantal applicaties ontwikkeld voor de
simultane bepaling van lithium (Li + ), natrium (Na + ), ammonium (NH4+) en
kalium (K+) in normale (methode C-201, 1989) en complexe matrices (methode C-202, 1989) (deze aanduidingen worden niet nader gespecificeerd).
Daarnaast wordt een on-line preconcentratiemethode beschreven (methode C203, 1989). De methode voor de normale matrix en preconcentratie hanteren
dezelfde operationele condities: eluenssamenstelling 2 mM HNO3/0,05 mM
EDTA, IC-Pak C analytische kolom, flowsnelheid 1,2 ml/min en injectievolume
100 fil. Detectie vindt plaats via geleidbaarheid. De detectiegrenzen zijn resp.
3, 10, 24, 60 /ig/1- De totale analysetijd bedraagt ca. 8 minuten. Als de concentraties te laag zijn kan een concentreringscartridge voor kationen gekoppeld
aan een extra pomp, tussen guard en analytische kolom worden toegevoegd.
Bij een preconcentratie van 20 ml standaardoplossing worden de detectiegrenzen verlaagd tot resp. 25, 50, 100 en 100 ng/l. De totale analysetijd is ca. 12
minuten.
Bij de methode voor complexe matrices zijn de volgende variabelen afwijkend:
eluens 10 mM HN0 3 , SP-5PW analytische kolom en flowsnelheid 2,4 ml/min.
De detectiegrenzen bedragen resp. 20, 95, 90 en 290 Mg/l-De totale analysetijd
is ca. 15 minuten.
De firma Shimadzu heeft een applicatie voor de bepaling van lithium
+
(Li ), natrium (Na + ), ammonium (NH4 + ), kalium (K + ), rubidium (Rb+) en
cesium (Cs+) (uitgegeven 1990). De operationele condities zijn: mobiele fase 5
mM HNOj, Shim-pack IC-C1 analytische kolom, kolomtemperatuur 40°C,
flowsnelheid 1,5 ml/min, injectievolume 100 n\. De detectie vindt plaats op
basis van geleidbaarheid, waarbij de detectiegrenzen resp. 50, 100, 100, 200,
300 en 400 /jg/1 bedragen. De totale analysetijd is ca. 15 minuten.
2)
Voor de divalente kationen magnesium (Mg 2+ ), calcium (Ca2+), stronti-
um (Sr2*) en barium (Ba2+) beschikt de firma Waters over een aantal applicaties, die zijn onderverdeeld naar complexheid van de matrix. Bij de me^st
uitgebreide methode (methode C-207, 1989) kunnen genoemde divalente
kationen simultaan met de monovalente (zie boven) worden bepaald. De
condities voor laatstgenoemde methode zijn: eluenssamenstelling 0,1 mM
EDTA/3,0 mM HN0 3 , IC-Pak C M/D analytische kolom, flowsnelheid 1,0
ml/min en injectievolume van 100 ftl. Detectie vindt plaats via geleidbaarheid,
met detectiegrenzen van 1, 5, 5, 20, 5, 10, 50 en 100 Mg/l voor resp. Li + , Na + ,
NH 4 + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr2* en Ba2+. De totale analysetijd is 23 minuten.
Een andere groep divalente kationen nl. koper (Cu2+ ), lood (Pb 2+), zink
2+
(Zn ), nikkel (Ni 2+ ), kobalt (Co 2+ ), cadmium (Cd 2+ ), ijzer (Fe2+) en mangaan
(Mn2+) kan na post-column derivatisering worden bepaald onder de volgende
condities (methode M-301, 1989): eluenssamenstelling 2 mM natriumoctaansulfonaat/35 mM natriumtartraat/5% acetonitril op pH=3,65 gebracht met een
NaOH oplossing, Delta Pak C18 (100 A, 5 nm) analytische kolom, flowsnelheid 0,8 ml/min, injectievolume van 100 n-, post-column reagens 0,2 mM PAR
[4-(2-pyridylazo)resorcinol]/l M azijnzuur/ 3 M ammoniumhydroxyde, toegevoegd met een flowsnelheid van 0,5 ml/min. De metaalcomplexen worden
gedetecteerd met een UV/Vis detector bij 500 nm. De detectiegrenzen zijn
resp. 5, 15, 5, 10, 5, 15, 25 en 10 /*g/l. De totale analysetijd bedraagt 20
minuten.
Bij erg lage concentraties, kan een concentreringscartridge voor kationen
gekoppeld aan een extra pomp, tussen een optionele Delta Pak scrubber
kolom en de analytische kolom worden gevoegd (methode M-303, 1989). Bij
een preconcentratie van 20 ml monster worden de detectiegrenzen verlaagd
tot resp. 200, 500, 100, 200, 100, 500, 500 en 200 ng/l. De totale analysetijd
blijft 20 minuten.
De firma Chrompack beschikt over een applicatie (applicatie 394, 1991),
waarmee de divalente metaalkationen koper (Cu2+ ), lood (Pb 2+ ), zink (Zn 2+ ),
nikkel (Ni 2+ ), kobalt (Co 2+ ), cadmium (Cd 2+ ), calcium (Ca2+), strontium (Sr2*)
en barium (Ba2+) simultaan zonder derivatisering kunnen worden bepaald. De
detectie vindt plaats via geleidbaarheid. Detectielimieten worden echter niet
vermeld. De experimentele condities zijn: eluenssamenstelling 10 mM tartaarzuur/10 mM citroenzuur/2 mM ethyleendiamine (pH=2,7), ChromSep IonoSpher C analytische kolom, flowsnelheid 1,0 ml/min, injectievolume 10 n-- De
totale analyseduur bedraagt 17 minuten.
De firma Shimadzu beschikt over een methode (uitgegeven 1990),
waarmee de metaalkationen ijzer (Fe2+ en Fe 3+ ), koper (Cu 2+ ), zink (Zn 2+ ),
nikkel (Ni 2+ ), kobalt (Co 2+ ), cadmium (Cd2+) en mangaan (Mn2+) simultaan na
een post-column derivatisering met het PAR reagens onder de volgende
condities kunnen worden gekwantificeerd: eluenssamenstelling 0,3 M lactinezuur (pH=3,2), Shim-pack IC-C1 analytische kolom, kolomtemperatuur 40°C,
flowsnelheid 1,0 ml/min, UV/Vis detectie bij 520 nm. Detectiegrenzen en
injectievolume worden niet vermeld. De totale analyseduur bedraagt ca. 20
minuten.
3)
De firma's Waters en Shimadzu beschrijven ook een methode (resp.
methode M-305, 1989 en een niet nader gespecificeerde methode, uitgegeven
in 1990) voor 14 trivalente lanthanide kationen. Deze elementen zijn minder
interessant, omdat ze niet (meetbaar) in het oppervlaktewater voorkomen en
tevens niet op de I- of M-lijst van de Derde Nota Waterhuishouding [3]
worden vermeld. De laatste tijd is er echter sprake van een groeiende belangstelling voor deze elementen.
4.2
Samenvatting, overwegingen en conclusies
Op grond van factoren als directe toepasbaarheid en betrouwbaarheid van de
applicaties van de firma Waters, wordt het onderzoek gestart met de applicatie (C-207, 1989) waarmee ammonium (NH4+) en de metaalkationen Na + , K + ,
Mg2+ en Ca2+ kunnen worden bepaald (tegelijkertijd kunnen Li + , Sr2* en Ba2+
worden meebepaald). In combinatie met de methoden (M-301 en M-303,
1989) voor de bepaling van de zware metaalkationen Cu2+, Pb 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ ,
Cd2+, Fe 2+ en Mn2+ (tegelijkertijd kan Co2+ worden meebepaald) kan nagenoeg het hele scala aan gewenste parameters uit tabel 1 worden bepaald.
Mogelijk kan laatstgenoemde methode indien gewenst met de resterende
componenten As3+ en Hg2+ worden uitgebreid, anders zal voor deze metaalkationen een aparte methode moeten worden ontwikkeld. Ionchromatografie
biedt verder de interessante mogelijkheid om de speciatie van chroom in de
opgeloste fase te kwantificeren. Zo kan Cr*+ in de vorm van chromaat (Cr0 4 2 '
) als anion met de reeds ontwikkelde methode voor de bepaling van anorganische anionen [2] worden bepaald, terwijl Cr3* zowel als metaalkation ook b.v.
als anionisch metaal-EDTA complex d.m.v.UV/Vis detectie [4] te bepalen is.
De detectiegrenzen voor de eerste serie liggen beneden de normwaarde (voor
zover vermeld) zoals weergegeven in de Derde Nota Waterhuishouding, en
ruim beneden het laagste gehalte dat in 1991 in Rijn- en Maaswater is gemeten, zodat preconcentratie niet nodig is.
Van de kationen van de tweede serie zijn alleen de detectiegrenzen voor Mn2+
(totaal) en Zn2+ laag genoeg om zonder preconcentratie te kunnen worden
gemeten. Om de lage(re) gehaltes van de andere componenten toch te
kunnen bepalen en tevens te kunnen voldoen aan de normwaarde, zal een
preconcentratiestap moeten worden toegevoegd. Hierbij moet worden opgemerkt, dat de normwaarden betrekking hebben op de totale gehaltes van de
betreffende parameters.
Met bijvoorbeeld de concentreringscartridge voor kationen van de firma
Waters zijn na preconcentratie van de voorgeschreven 20 ml monster de
detectiegrenzen voor Cu2+, Mn2+ (totaal), Ni2+ en Zn2+ (waarschijnlijk) laag
genoeg. De opgegeven detectiegrenzen hebben in genoemde applicatie
betrekking op standaardoplossingen. Als gevolg van relatief hoge natriumgehaltes van oppervlaktewater zullen de detectiegrenzen voor dit type monster
hoger liggen. Aangezien in dergelijke gevallen veel actieve plaatsen van de
concentreringskolom door natriumionen bezet zijn, neemt dc effectivitcit van
de concentrering van de gewenste metaalkationen (sterk) af. Het in behandeling nemen van een groter monstervolume is derhalve weinig zinvol.
Voor de andere componenten is een andere preconcentratiemethode nodig.
Uit het (nog uit te voeren) literatuuronderzoek zal naar voren moeten komen
wat de toepassingsmogelijkheden van ionchromatografie voor de bepaling van
zware metalen zijn en of er geschikte preconcentratiemethoden
bestaan,
waarmee de resterende parameters (zie tabel 1) op het gewenste concentratieniveau kunnen worden gekwantificeerd. Met name het kunnen meten van
extreem lage gehaltes van cadmium (zie tabel 1) is zowel beleidsmatig als
analytisch van cruciaal belang. Afhankelijk van de uitkomst van deze literatuurrecherche, met name ten aanzien van het 'cadmium-criterium', zal worden
besloten of de methodeontwikkeling voor zware metaalkationen verder zal
worden uitgewerkt.
5.
INVESTERINGEN
Voor de bepaling van de zware metaalkationen (zie paragraaf 4.1) in de
gewenste concentratierange, is een post-column derivatiseringsmodule van b.v.
de firma Waters nodig (f 7200,-).
Voor de preconcentratie van deze parameters kan een concentreringscartridge
voor kationen van dezelfde firma met een HPLC pomp en een schakelkraan
worden toegepast. In eerste instantie kunnen een (roestvast stalen) pomp en
schakelkraan van de afdeling IOLM worden ingezet, zodat extra uitgaven voor
deze onderdelen achterwege kunnen blijven. Als deze pomp en/of handgeschakelde kraan echter niet naar behoren functioneren, dan levert de firma Waters
een RVS Eldexpomp (f 8000,-) en automatische (op tijdbasis te programmeren) schakelkraan (f 4500,-), die zij ook in de opstelling van de betreffende
applicatie gebruiken. Daarnaast is een bedrag van ca. f 4000,- nodig voor
aanschaf van kolommen en chemicalien. Het is evenwel mogelijk dat in de
loop van het onderzoek zal blijken dat, gezien de lage concentraties van de te
concentreren componenten, een in kunststof cq. titanium uitgevoerde pomp (f
20.000,-firma HP) en schakelkraan nodig zijn, zodat extra investeringen nodig
zijn.
Alle hierboven vermelde prijzen zijn inclusief 17,5% BTW.
6.
TUDSCHEMA VAN GEPLANDE ACTIVITEITEN
De in onderstaand schema aangegeven planning heeft slechts beperkte waarde
en is bedoeld als grove indicatie van de benodigde tijd. Als gevolg van matrixproblemen en/of van het optreden van (onvoorziene) storingen in de apparatuur kan de opgegeven termijn aanzienlijk worden overschreden.
Periode november 1992 - juli 1993
november:
Bestellen van kolommen en glaswerk, uitzoeken welke chemicalien (en
zuiverheid) nodig zijn en welke fabrikanten hiervoor in aanmerking komen.
december - mei:
Experimenten t.b.v. ontwikkeling en operationalisering van een methode voor
de simultane bepaling van ammonium (NH4+) en de metaalkationen Na + , K + ,
Mg2+ en Ca2+ (tegelijkertijd kunnen Li + , Sr2* en Ba2+ worden meebepaald) in
achtereenvolgens milli-Q water en gefiltreerd drink- en oppervlaktewater.
Deze methode kan zoals aangegeven in 4.2 worden geoperationaliseerd
zonder preconcentratie, en zal dan ook als zodanig worden uitgewerkt. Afhankelijk van de resultaten en de toepasbaarheid voor de diverse matrices, zal
een preconcentratie- en/of een zuiveringsstap worden ingebouwd.
In dit onderzoek worden detectiegrenzen, lineair dynamisch bereik van de
ijklijnen en (eventuele) storingen vastgesteld.
Parallel aan de werkzaamheden m.b.t. het experimenteel onderzoek zal een
literatuuronderzoek (de criteria zijn in paragraaf 4.2 geformuleerd) worden
uitgevoerd om inzicht te krijgen in de mogelijkheden van ionchromatografie
voor de bepaling van zware metaalkationen; de rapportage zal in april worden
afgerond.
juni -juli:
Dataverwerking, statistische verwerking van de meetgegevens, uitvoeren van
berekeningen en rapportage experimenteel onderzoek.
7.
LITERATUURLIJST
11J
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Van der Velde, L.E.; Deelprojectplan Ionchromatografie, RIZA werkdocument 91.107X(1991) 1-3
Van der Velde, L.E.; Ionchromatografische bepaling van de opgeloste
anionen fluoride, chloride, bromide, jodide, nitriet, nitraat, (ortho-)
fosfaat en sulfaat in drinkwater en oppervlaktewater alsmede van
chromaat in afvalwater m.b.v. geleidbaarheids- en UV/Vis-detectie,
RIZA werkdocument 92.110X (1992) 1-34
Ministerie van Verkeer en Waterstaat (1989), Derde Nota Waterhuishouding, Water voor nu en later, Tweede Kamer, 1988-1989,21 250, nrs.
1-2
Smith, R.E.; Ion Chromatography Applications, CRC Press, Inc., Boca
Raton, Florida, (1988) 148
Hawley, G.H.; The Condensed Chemical Dictionary, Van Nostrand
Reinhold Company, 9* ed., New York, (1977)
Stoker, H.S. en Seager, S.L.; Environmental Chemistry: Air and Water
Pollution, Scott, Foresman and Company, 2nd ed., Glenview, Illinois,
(1976)
Sears, F.W.,Zemansky, M.W., Young, H.D., University Physics, AddisonWesley Publishing Company, Inc., 5th ed. Reading, Massachusetts, (1978)
Zwaard, W.; Het periodiek systeem van veiligheid en milieu, Laboratorium Praktijk 9 (1992) 372-376
Weast, R . C ; Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Inc., 58th
ed., Cleveland, (1977)
iv
Bijlage: Classificatie van de metalen volgens 'The Condensed Chemical Dictionary'[5jC
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
alkali metalen: lithium, natrium, kalium, rubidium, cesium en trancium
(elementen uit groep Ia van het periodiek systeem).
aard-alkali metalen: calcium, strontium, barium en radium (elementen uit
groep Ha van het periodiek systeem).
overgangsmetalen: scandium t/m koper (elementen 21-29), yttrium t/m zilver
(elementen 39-47), lanthaan t/m goud (elementen 57-79), en alle (bekende)
elementen vanaf actinium (element 89).
edele metalen: goud, zilver, platina, palladium, iridium, rhodium, kwik,
ruthenium en osmium.
platina metalen: ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium en platina
(elementen uit groep VIII van het periodiek systeem; deze elementen behoren
eveneens tot de groep overgangsmetalen).
zeldzame metalen: aard-alkali metalen, beryllium, bismut, cadmium, kobalt,
gallium, germanium, hafnium, indium, lithium, boor, silicium, mangaan,
molybdeen, renium, seleen, tantaal, niobium, telluur, thallium, thorium, titaan,
wolfraam, uranium, vanadium, zirkonium en de zeldzame aardmetalen.
zeldzame aardmetalen: lanthaan, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium,
erbium, thulium, ytterbium en lutetium (elementen uit groep Illb van het
periodiek systeem; de elementen 57-62 behoren tot de cerium subgroep, en de
elementen 63-71 tot de yttrium subgroep. Yttrium (#39) behoort zelf niet tot
de zeldzame aardmetalen, maar toont nauwe verwantschap met deze groep).
actinide metalen: De groep radioactieve elementen, die begint bij actinium
(element 89) en eindigt bij unnil (Une, element 109). De groep met een
atoomnummer groter dan 92 worden ook wel de transuraan elementen (of
transuranen) genoemd.
lanthanide metalen: De elementen cerium (element 58) t/m lutetium (element
71) uit de groep zeldzame aardmetalen.
lichte metalen: Een technische term voor metalen met een dichtheid kleiner
dan 3 g/cm3, die sterk genoeg zijn voor constructiedoeleinden: beryllium,
magnesium en aluminium.
zware metalen: metalen met een atoomgewicht groter dan dat van natrium
(element 11), die met vetzuren reageren tot zeep.
Opmerkingen en aanvullende en/of afwijkende definities uit andere literatuurbronnen:
ad 2)
ad 6)
ad 9)
Alle elementen uit groep Ila van het periodiek systeem, inclusief beryllium en
magnesium [7],
Boor, silicium en seleen zijn niet-metaal elementen [6], en horen formeel niet
thuis in een 'metaal'classificatie.
Zwaard [8] hanteert dezelfde indeling als 'The Condensed Chemical Dictiona-
ry' d.w.z. een indeling zonder lanthaan zelf. Eigenlijk is deze manier van
classificeren correcter, omdat de lanthaniden een groep elementen is met
eigenschappen die lijken op die van lanthaan.
ad 9) zeldzame aardmetalen met de atoomnummers 57 t/m 71, met eigenschappen
die overeenkomen met lanthaan (#57) [9 (p. F-l09)]. Hier wordt lanthaan zelf
ook als lanthanide beschouwd.
ad 10) metalen met een dichtheid kleiner dan 5 g/cm3 [6].
ad 11) metalen met een dichtheid groter dan 5 g/cm3 [6].