🔬 Mangan im Wasser
Spektrophotometrische Bestimmung von Mangan im Wasser nach der Formaldoxim-Methode. Messung der Absorption des orangefarbenen Mn-Formaldoxim-Komplexes bei 450 nm.
Übersicht
Mangan ist einer der wichtigsten Trinkwasserqualitätsparameter. Im Grundwasser kommt es hauptsächlich als Mn²⁺ vor und kann Konzentrationen von mehreren mg/L erreichen. Erhöhte Mangangehalt (>0,050 mg/L) verursacht dunkle Wasserfärbung, bräunlich-schwarze Ablagerungen in Installationen, unangenehmen metallischen Geschmack und begünstigt das Wachstum von Manganbakterien.
Die Norm PN-EN ISO 6333 beschreibt eine spektrometrische Methode zur Manganbestimmung mit Formaldoxim. Die Methode wird für Oberflächen- und Trinkwasser verwendet. Anwendungsbereich: 0,01–5 mg/L Mn. Proben mit höherer Konzentration sollten verdünnt werden.
Die zulässige Mangangehalt im Trinkwasser in Polen beträgt 0,050 mg/L (Verordnung des Gesundheitsministeriums). Es ist einer der am häufigsten überschrittenen Parameter im Grundwasser, insbesondere in Tiefbrunnen.
Prinzip der Methode
Mangan(II) reagiert mit Formaldoxim (CH₂=NOH, Formaldehyd-Oxim) in alkalischem Medium (pH ~10) und bildet einen orangefarbenen Komplex, dessen Absorption bei 450 nm gemessen wird. Eiseninterferenzen werden durch Zugabe von EDTA und Hydroxylaminhydrochlorid eliminiert, die Fe³⁺ und Fe²⁺ komplexieren und deren Reaktion mit Formaldoxim verhindern. Hydroxylamin wirkt gleichzeitig als Reduktionsmittel und hält Mangan in Mn²⁺-Form.
Anwendungen
- Trinkwasserqualitätskontrolle (Gesetzblatt 2017 Pos. 2294 – Grenzwert 50 µg/L)
- Grundwassermonitoring (Brunnen, Fassungen)
- Kontrolle von Entmanganisierungsprozessen
- Oberflächenwasseruntersuchung
- Wasserkontrolle in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
- Industrieabwassermonitoring
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 0,01–5,0 mg/L Mn |
| Wellenlänge | 450 nm |
| Nachweisgrenze | 0,01 mg/L |
| Genauigkeit | ±5% im Bereich 0,05–5,0 mg/L |
| Reaktions-pH | ~10 (alkalisches Medium) |
| Farbentwicklungszeit | 10–15 Minuten |
Norm
- Normnummer
- ISO 6333:1986
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie manganu — Metoda spektrometryczna z formaldoksymem (brak odpowiednika PN-EN)
- Title (EN)
- Water quality — Determination of manganese — Formaldoxime spectrometric method
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Probenvorbereitung
Probe sofort nach Entnahme mit HNO₃ auf pH < 2 ansäuern. Durch 0,45 µm filtrieren, wenn gelöstes Mn bestimmt wird.
2. Probenabmessung
Geeignetes Probenvolumen (z. B. 25–50 mL) in 50-mL-Messkolben übertragen.
3. EDTA-Zugabe
1 mL 5%ige EDTA-Na₂-Lösung zur Maskierung von Eiseninterferenzen zugeben. Mischen.
4. Formaldoxim-Zugabe
2 mL frisch zubereitete Formaldoxim-Lösung zugeben. Mischen.
5. Alkalisierung
1 mL NaOH 10 mol/L zur Erreichung von pH ~10 zugeben. Mit deionisiertem Wasser bis zur Marke auffüllen. Kräftig mischen.
6. Farbentwicklung
10–15 Minuten auf vollständige Entwicklung der orangefarbenen Komplexfarbe warten.
7. Absorptionsmessung
Absorption bei 450 nm in 10-mm-Küvette (oder länger für niedrige Konzentrationen) gegen Blindwert messen. Konzentration aus Kalibrierkurve ablesen.
8. Kalibrierung und Qualitätskontrolle
Kalibrierkurve mit min. 5 Standards vorbereiten. Blindwert, CRM-Kontrollproben und Duplikate alle 10 Proben durchführen.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| UV-VIS-Spektrophotometer | Hach DR6000, Shimadzu UV-1900i, HACH DR3900 | 15.000–60.000 PLN |
| Glas-/Quarzküvetten 10–50 mm | Hellma, Borosilikatküvetten | 50–400 PLN/Stück |
| Automatische Pipetten | Eppendorf Research Plus (1–10 mL) | 800–2.500 PLN |
| Messkolben (50, 100 mL) | Klasse A, Borosilikat | 30–80 PLN/Stück |
| Analysenwaage (0,1 mg) | Radwag AS 220.R2, Mettler Toledo ME204 | 5.000–15.000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Formaldoxim (Lösung) | — | Frisch zubereiten: gleiche Volumina von 2% Formaldehyd und 4% Hydroxylaminhydrochlorid mischen. Lösung instabil – täglich zubereiten. |
| Hydroxylaminhydrochlorid (NH₂OH·HCl) | 5470-11-1 | 4%ige Lösung: 4 g in 100 mL Wasser. Reduktionsmittel und Formaldoxim-Komponente. |
| Formaldehyd 37% (Formalin) | 50-00-0 | 2%ige Lösung: Formaldehyd mit deionisiertem Wasser verdünnen. Zur Formaldoxim-Herstellung. |
| EDTA-Na₂-Lösung 5% | 6381-92-6 | Dinatrium-EDTA-Salz – zur Maskierung von Eiseninterferenzen. 5 g EDTA-Na₂ in 100 mL Wasser. |
| Natriumhydroxid (NaOH) 10 mol/L | 1310-73-2 | Zur Alkalisierung des Reaktionsmediums auf pH ~10. |
| Mangan-Standardlösung 1000 mg/L Mn | 7785-87-7 | Zertifiziertes CRM (z. B. Merck Certipur) aus MnSO₄. Für Kalibrierung: 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 mg/L. |
| Deionisiertes Wasser | — | Frei von Mangan, Leitfähigkeit <0,1 mS/m. |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Formaldehyd (Formalin) – krebserzeugend Kat. 1B (H350), giftig beim Einatmen (H331), reizend. Unter Abzug arbeiten!
- NaOH 10 mol/L – stark ätzend (H314). Verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augenschäden.
- EDTA-Na₂ – augenreizend (H319). Schutzbrille verwenden.
- Schutzbrille, Nitrilhandschuhe und Laborkittel erforderlich.
- Formaldehydhaltiger Abfall – getrennt als gefährlicher Abfall sammeln.