⚗️ Natrium im Wasser — Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie (589,0 nm) mit Caesiumchlorid als Ionisationspuffer
Kurz gefasst
In einen 100-ml-Kolben mit 10 ml Caesiumchloridlösung (25 g CsCl/l in HCl) werden 2 ml der (durch 0,45 µm filtrierten) Probe pipettiert, mit Wasser aufgefüllt und in die Luft/Acetylen-Flamme eines AAS-Spektrometers mit Natriumlampe angesaugt; die Extinktion wird bei 589,0 nm gegen eine Kalibrierkurve von 0–1,0 mg/l Na gemessen. Die Prüfung erfolgt nach PN-ISO 9964-1:1994 (ISO 9964-1:1993); Bereich: 5–50 mg/l Na (Verdünnung 2 ml → 100 ml); optimale Konzentration der Messlösung 0,1–1,0 mg/l. Das Verfahren umfasst 7 Schritte; eingesetzt wird sie unter anderem für: Trinkwasser und Rohwässer — Natrium 5–50 mg/l (andere Bereiche durch Änderung der Verdünnung), Abwasser — nach dem nationalen Beiblatt PN-ISO 9964-1/Ak (Referenzverfahren nach Dz.U. 2019 Pos. 1311), Mineral- und Heilwässer, Kontrolle der Enthärtung (Austausch von Ca/Mg gegen Na) und der Entsalzung.
Auf einen Blick
- Norm: PN-ISO 9964-1:1994 (ISO 9964-1:1993)
- Kategorie: Physikochemie
- Verfahrensschritte: 7
- Bereich: 5–50 mg/l Na (Verdünnung 2 ml → 100 ml); optimale Konzentration der Messlösung 0,1–1,0 mg/l
- Wellenlänge: 589,0 nm; Spalt unter 0,3 nm; Na-Lampe, im Roten empfindlicher Photomultiplier
- Flamme: Luft/Acetylen
Übersicht
ISO 9964-1:1993 legt ein Verfahren zur Bestimmung von gelöstem Natrium mittels Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) fest, das für die Analyse von Rohwässern und Trinkwasser bestimmt ist. Das Verfahren gilt für Proben mit einer Natriumkonzentration von 5–50 mg/l; der Bereich lässt sich nach unten oder nach oben erweitern, indem ein anderer Verdünnungsfaktor als der in Abschnitt 8 angegebene gewählt wird. Die in Rohwässern und Trinkwasser üblicherweise vorhandenen Ionen stören die Bestimmung von Natrium mittels AAS nicht. In Polen gilt die Norm als PN-ISO 9964-1:1994, und für Abwasser wurde das nationale Beiblatt PN-ISO 9964-1/Ak:1997 herausgegeben; die Verordnung von 2019 (Dz.U. 2019 Pos. 1311 — poln. Gesetzblatt) nennt PN-ISO 9964-1 und PN-ISO 9964-1/Ak (AAS) sowie PN-ISO 9964-3 (Flammenemissionsspektroskopie) als Referenzverfahren für Natrium im Abwasser.
Im PWr-Lehrbuch „Chemia wody" [Wasserchemie] werden Natrium und Kalium allgemein mit der Flammen-AAS mit Lampen für diese Elemente bestimmt (Natrium 589,0 nm, Kalium 766,5 nm), auf der Grundlage von PN-ISO 9964: der Probe wird Caesiumchloridlösung zugesetzt, um die Ionisation zu unterdrücken, die Probe wird unmittelbar in die Luft/Acetylen-Flamme angesaugt und die Extinktion bei 589,0 nm gemessen, wobei die Konzentration aus einer am jeweiligen Gerät aufgenommenen Kalibrierkurve abgelesen wird. Eine Alternative ist die Ionenchromatographie der Kationen nach PN-EN ISO 14911 (Natrium 1,0–100 mg/dm³).
Prinzip der Methode
Der Probe wird Caesiumchloridlösung als Mittel zur Unterdrückung der Ionisation zugesetzt, die Probe wird unmittelbar in die Luft/Acetylen-Flamme eines Atomabsorptionsspektrometers angesaugt und die Extinktion bei einer Wellenlänge von 589,0 nm gemessen. Reagenzien: Salzsäure von etwa 11 mol/l (1,18 g/ml) oder Salpetersäure von etwa 16 mol/l (1,41 g/ml); Caesiumchloridlösung — 25 g CsCl in 50 ml HCl und 450 ml Wasser, auf 1 l aufgefüllt (etwa 20 g Cs/l); Natrium-Stammlösung 1000 mg/l — 2,542 g ± 0,005 g NaCl (mindestens 1 h bei 140 °C ± 10 °C getrocknet) auf 1000 ml, mindestens 6 Monate in einer Polyethylenflasche haltbar (oder eine handelsübliche Lösung); Standardlösung 10 mg/l (10 ml der Stammlösung auf 1000 ml), frisch angesetzt. Apparatur: ein AAS-Spektrometer mit einem Brenner für eine Luft/Acetylen-Flamme, einer Hohlkathodenlampe für Natrium und einem im Roten empfindlichen Photomultiplier, empfohlene spektrale Spaltbreite unter 0,3 nm; Geräte aus Borosilicatglas und Gefäße aus Polyethylen, mit 10 % (V/V) Salpetersäure gereinigt und mit Wasser gespült, ausschließlich für dieses Verfahren verwendet. Die Proben werden in saubere Polyethylenflaschen genommen (ISO 5667-1, -2); eine Konservierung mit Säure ist gewöhnlich nicht erforderlich — werden in den Proben auch andere Metalle bestimmt, können sie mit HCl oder HNO₃ auf etwa pH 1 angesäuert werden, wobei alle Proben, Standards und Blindwerte dieselbe Säure in derselben Konzentration enthalten müssen. Proben mit Partikeln werden durch ein mit Säure gespültes Filter von 0,45 µm filtriert (oder zentrifugiert). Kalibrierlösungen: in eine Reihe von 100-ml-Kolben je 10 ml Caesiumchloridlösung und 0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0 ml des Standards von 10 mg/l → 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0 mg/l Na; die Kurve (Extinktion gegen Konzentration) ist im Bereich 0,1–1,0 mg/l gewöhnlich linear. Berechnung bei linearer Kurve: ρ_Na = (A − A₀)/b · V_p/V_m (mg/l), wobei A und A₀ die Extinktionen der Probe und des Blindwerts sind, b die Steigung der Kurve (l/mg), V_m das Volumen des Anteils (gewöhnlich 2 ml) und V_p das Volumen des Kolbens (100 ml); c_Na = ρ_Na/23,0 (mmol/l).
Anwendungen
- Trinkwasser und Rohwässer — Natrium 5–50 mg/l (andere Bereiche durch Änderung der Verdünnung)
- Abwasser — nach dem nationalen Beiblatt PN-ISO 9964-1/Ak (Referenzverfahren nach Dz.U. 2019 Pos. 1311)
- Mineral- und Heilwässer, Kontrolle der Enthärtung (Austausch von Ca/Mg gegen Na) und der Entsalzung
- Laboratorien mit klassischer Flammen-AAS — Bestimmung neben Kalium (766,5 nm) nach Teil 2
- Kessel- und Prozesswässer — Kontrolle des Natriums nach der Vollentsalzung (Demineralisierung)
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bereich | 5–50 mg/l Na (Verdünnung 2 ml → 100 ml); optimale Konzentration der Messlösung 0,1–1,0 mg/l |
| Wellenlänge | 589,0 nm; Spalt unter 0,3 nm; Na-Lampe, im Roten empfindlicher Photomultiplier |
| Flamme | Luft/Acetylen |
| Ionisationspuffer | CsCl 25 g/l in HCl — 10 ml je 100 ml Messlösung (etwa 2 g Cs/l) |
| Kalibrierung | 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0 mg/l Na; linear von 0,1 bis 1,0 mg/l; Kontrolle der Steigung etwa alle 10 Proben |
| Probenvorbereitung | Filtration durch 0,45 µm (mit einem mit Säure gespülten Filter) oder Zentrifugieren; ohne Konservierung (oder HCl/HNO₃ auf etwa pH 1, in gleicher Weise für Proben und Standards) |
Norm
- Normnummer
- PN-ISO 9964-1:1994 (ISO 9964-1:1993)
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie sodu i potasu — Część 1: Oznaczanie sodu metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej
- Title (EN)
- Water quality — Determination of sodium and potassium — Part 1: Determination of sodium by atomic absorption spectrometry
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Probenahme
Nimm die Probe in eine saubere Polyethylenflasche (ISO 5667-1, -2); eine Konservierung mit Säure ist gewöhnlich nicht nötig; bestimmst du auch andere Metalle, säuere mit HCl oder HNO₃ auf etwa pH 1 an — die Standards und die Blindwerte müssen dann dieselbe Säure enthalten.
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Herstellung der Messlösungen
Filtriere Proben mit Partikeln durch ein mit Säure gespültes Filter von 0,45 µm (oder zentrifugiere sie). Gib in 100-ml-Kolben je 10 ml Caesiumchloridlösung, pipettiere 2 ml der Probe hinzu und fülle mit Wasser auf; fällt die Konzentration außerhalb von 0,1–1,0 mg/l, ändere das Volumen der Probe.
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Kalibrierlösungen
Gib in eine Reihe von 100-ml-Kolben mit 10 ml CsCl je 0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0 ml des Standards von 10 mg/l und fülle mit Wasser auf (0–1,0 mg/l Na).
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Einstellen des Spektrometers
Optimiere beim Ansaugen einer Kalibrierlösung die Ansauggeschwindigkeit, die Art der Flamme und die Lage des Strahls; stelle die Extinktion mit Wasser auf null.
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Kalibrierung
Sauge die Kalibrierlösungen an (dazwischen Wasser), miss die Extinktion bei 589,0 nm, zeichne die Kurve Extinktion gegen Konzentration und berechne die Steigung b (l/mg); prüfe die Steigung etwa alle 10 Proben.
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Messung der Proben und des Blindwerts
Sauge die Messlösungen an (dazwischen Wasser) und notiere die Extinktion; führe mit jeder Serie einen Blindwert mit Wasser anstelle der Probe durch.
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Berechnung
ρ_Na = (A − A₀)/b · V_p/V_m [mg/l] (V_m gewöhnlich 2 ml, V_p 100 ml); ist die Kurve nicht linear, lies die Konzentration aus dem Diagramm ab und rechne auf die Verdünnung um; c_Na = ρ_Na/23,0 mmol/l. Gib das Ergebnis im Prüfbericht an.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Atomabsorptionsspektrometer mit Luft/Acetylen-Brenner | nach der Anleitung des Herstellers eingestellt, Optimierung des Ansaugens und der Flamme | — |
| Hohlkathodenlampe für Natrium und ein im Roten empfindlicher Photomultiplier | spektraler Spalt unter 0,3 nm | — |
| Messkolben 100 ml und 1000 ml, Pipetten 2 ml und 10 ml (Borosilicatglas) | mit 10 % HNO₃ gereinigt, ausschließlich für dieses Verfahren | — |
| Polyethylenflaschen | Probenahme und Aufbewahrung der Proben, Stammlösung | — |
| Mit Säure gespülte Filter 0,45 µm oder Zentrifuge | Entfernung von Partikeln | — |
| Trockenschrank 140 °C ± 10 °C | Trocknen des NaCl | — |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Caesiumchlorid — Lösung 25 g/l in HCl (etwa 20 g Cs/l) | — | Unterdrückung der Ionisation des Natriums in der Flamme |
| Salzsäure von etwa 11 mol/l oder Salpetersäure von etwa 16 mol/l | — | CsCl-Lösung, Reinigung der Glasgeräte (10 % HNO₃), gegebenenfalls Konservierung |
| Natrium-Stammlösung 1000 mg/l (2,542 g NaCl/l) und Standardlösung 10 mg/l | — | Kalibrierung |
| Entionisiertes Wasser | — | Verdünnungen, Nullstellen, Blindwert |
| Acetylen und Druckluft | — | Gase der Flamme |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Acetylen — Gasinstallation mit Sicherungen, Lüftung, Kontrolle der Dichtheit; den Brenner nicht unbeaufsichtigt lassen
- Konzentrierte Säuren (HCl, HNO₃) — Schutzbrille, Handschuhe, Abzug
- Der heiße Brenner und die Dämpfe aus der Flamme — Absaugung über dem Spektrometer
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-ISO 9964-1:1994 (ISO 9964-1:1993) — „Water quality — Determination of sodium and potassium — Part 1: Determination of sodium by atomic absorption spectrometry“.
Wie funktioniert diese Methode?
Der Probe wird Caesiumchloridlösung als Mittel zur Unterdrückung der Ionisation zugesetzt, die Probe wird unmittelbar in die Luft/Acetylen-Flamme eines Atomabsorptionsspektrometers angesaugt und die Extinktion bei einer Wellenlänge von 589,0 nm gemessen. Reagenzien: Salzsäure von etwa 11 mol/l (1,18 g/ml) oder Salpetersäure von etwa 16 mol/l (1,41 g/ml); Caesiumchloridlösung — 25 g CsCl in 50 ml HCl und 450 ml Wasser, auf 1 l aufgefüllt (etwa 20 g Cs/l); Natrium-Stammlösung 1000 mg/l — 2,542 g ± 0,005 g NaCl (mindestens 1 h bei 140 °C ± 10 °C getrocknet) auf 1000 ml, mindestens 6 Monate in einer Polyethylenflasche haltbar (oder eine handelsübliche Lösung); Standardlösung 10 mg/l (10 ml der Stammlösung auf 1000 ml), frisch angesetzt.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Bereich: 5–50 mg/l Na (Verdünnung 2 ml → 100 ml); optimale Konzentration der Messlösung 0,1–1,0 mg/l; Wellenlänge: 589,0 nm; Spalt unter 0,3 nm; Na-Lampe, im Roten empfindlicher Photomultiplier; Flamme: Luft/Acetylen; Ionisationspuffer: CsCl 25 g/l in HCl — 10 ml je 100 ml Messlösung (etwa 2 g Cs/l).
Wie lange dauert die Prüfung?
Das Verfahren umfasst 7 Schritte. Die Norm gibt nicht für jeden Schritt eine Dauer an — maßgeblich ist das Verfahren des Labors.
Welche Geräte werden benötigt?
Atomabsorptionsspektrometer mit Luft/Acetylen-Brenner, Hohlkathodenlampe für Natrium und ein im Roten empfindlicher Photomultiplier, Messkolben 100 ml und 1000 ml, Pipetten 2 ml und 10 ml (Borosilicatglas), Polyethylenflaschen, Mit Säure gespülte Filter 0,45 µm oder Zentrifuge, Trockenschrank 140 °C ± 10 °C.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Trinkwasser und Rohwässer — Natrium 5–50 mg/l (andere Bereiche durch Änderung der Verdünnung); Abwasser — nach dem nationalen Beiblatt PN-ISO 9964-1/Ak (Referenzverfahren nach Dz.U. 2019 Pos. 1311); Mineral- und Heilwässer, Kontrolle der Enthärtung (Austausch von Ca/Mg gegen Na) und der Entsalzung; Laboratorien mit klassischer Flammen-AAS — Bestimmung neben Kalium (766,5 nm) nach Teil 2; Kessel- und Prozesswässer — Kontrolle des Natriums nach der Vollentsalzung (Demineralisierung).
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Acetylen — Gasinstallation mit Sicherungen, Lüftung, Kontrolle der Dichtheit; den Brenner nicht unbeaufsichtigt lassen; Konzentrierte Säuren (HCl, HNO₃) — Schutzbrille, Handschuhe, Abzug; Der heiße Brenner und die Dämpfe aus der Flamme — Absaugung über dem Spektrometer.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-ISO 9964-1.