KR0143489B1 - 자외선 분광분석법을 이용한 3가크롬 및 6가크롬 동시 분석방법 - Google Patents

자외선 분광분석법을 이용한 3가크롬 및 6가크롬 동시 분석방법

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Abstract

본 발명은 크롬염처리용액중에 함유되어 있는 3가크롬과 6가크롬을 동시에 분석하여 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 3가크롬 및 6가크롬 표준용액을 각각 제조한 다음 자외선 분광분석기를 사용하여 3가크롬 표준용액의 580nm 및 440nm에서의 흡광도 및 6가크롬 표준용액의 440nm에서 흡광도를 측정하여 580nm 및 440nm에서 3가크롬의 흡광도 대 농도의 검량곡선 및 580nm에서 6가크롬의 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성한 다음, 3가 크롬의 함량은 분석하고자 하는 시료용액의 580nm에서의 흡광도를 측정한 후, 이를 580nm에서 작성된 3가크롬흡광도 대농고 검량곡선에 대입하여 시료용액중 3가크롬의농도를 측정하고, 6가크롬의 함량은 440nm에서 시료용액의 흡광도 및 상기 측정된 3가크롬농도를 3가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 440nm에서 3가크롬의 흡광도를 측정하고 상기 두 흡광도차(시료용액 중 6가크롬만의 흡광도)를 구한 다음, 이를 6가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 시료용액중 6가크롬의 농도를 측정함을 특징으로 하는 3가크롬과 6가크롬의 동시정량분석법이 제공된다.
본 발명의 자외선 분광분석법으로 3가크롬 및 6가크롬을 동시에 측정하는 경우 별도의 시료제조과정없이 간단한 실험을 통하여 정확한 분석결과를 얻을 수 있었으며 분석시가도 대폭 단축되어 각종 공정의 공정분석등에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

자외선 분광분석법을 이용한 3가크롬 및6가크롬동시 분석 방법
제1도는 3가크롬의 자외선 흡수피크를 나타내는 그래프
제2도는 6가크롬의자외선흡수피크를 나태는 그래프
제3도는 3가크롬 표준용액을 사용하여 580nm에서 작성한 검량곡선
제4도는 3가크롬 표준용액을 사용하여 440nm에서 작성한 검량곡선
제5도는 6가크롬 표준용액을 사용하여 440nm에서 작성한 검량곡선
본 발명은크롬염처리용액중에 함유되어 있는 3가크롬과 동시에 분석하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3가크롬 및 6가크롬의 정량분석법으로는 크게 자외선 분광분석법, 산화-환원 적정 전위차 분석법 및 이온선택성 전극을 이용하는 방법등이 사용되고 있다. 이중 자외선 분광분석법을 이용한 종래의 분석방법으로 6가크롬을 분석하는 경우, 6가크롬의농도가 100ppm이하인 경우에 350nm에 나타나는 흡수피크를 측정한 후 비어(Beer)의 법칙을 이용하여 정량분석하고, 100ppm이하인 경우에는 디페닐카바자이드(Diphenylcarbazide)를 이용하여 붉은색의 착물을 형성하도록 한 후 540nm의 피크를 이용하여 정량분석하며, 3가크롬의 경우는뚜렷한 자체의 가시피크(visible peak)가 없음으로강력한 산화제를 사용하여 일단 3가크롬을 6가크롬으로 산화시킨후 6가크롬의 분석방법과 동일한 방법으로 정량분석하는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 이 방법으로 3가크롬과 6가크롬을 분석하는 경우, 이를 동시에 분석하기 어려울 뿐만 아니라 시료조제과정이매우 복잡하고 장시간이 소요됨으로 신속한 분석이 요구되는 공정분석등에는 적용불가능한 것이다.
전위차 분석법은 재현성이 크고농도에 큰 영향을 받지 않으나, 산화-환원 적정과 정을 자동화하기에는어려운 점이 많고, 이온선택전극을 사용하는 방법은 자동화 공정에 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있으나, 전극자체의 수명이 짧고 관리자체에 상당한 주의를 기울여야 하는 문제점이 있다.
또한, 근래에는 질산바륨을 사용하여 크롬염처리액중에 함유된 6가크롬만을 선택적으로침전, 분리시킨 후 형광 X-선 분석기로 3가크롬을 정량분석하고, 다시 원액을 형광 X-선 분석기로 분석하여 총크롬의양을 구한 후 그 차로부터 6가크롬의 함량을 구하는 새로운 분석방법 및 장치가 개발되어 사용되고 있으나 이 방법 역시 시료전처리과정이 매우 복잡하고 시료조제시 마다 발생되는 침전물을 제거하는일이 몹시 번거로워장치를 유지 및 관리가 어렵다.
이에, 본 발명은 상기 종래의 분석방법 및 장치를 사용하는 경우에 발생되는 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 시료전처리과정 없이 간단한 실험과정으로 3가크롬과 6가크롬을 동시에 분석할 수 있는 새로운 자외선 분광분석법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 3가크롬 및 6가크롬 표준용액을 각각 제조한 다음 자외선 분광분석기를 사용하여 3가크롬 표준용액의 580nm 및 440nm에서의 흡광도 및 6가크롬 표준용액의 440nm에서의 흡광도를 측정하여 580nm 및 440nm에서 3가크롬의 흡광도 대 농도의 검량곡선 및 580nm에서 6가크롬의 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성한 다음, 분석하고자 하는 시료용액중 3가크롬의 함량은 분석하고자 하는 시료용액의 580nm에서의 흡광도를 측정한 후, 이를 580nm에서 작성된 Cr3+ 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 시료용액중 3가크롬의 농도를 측정하고, 6가크롬의 함량은 440nm에서 시료용액의 흡광도 및 상기 측정된 3가크롬의 농도를 3가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 440nm에서 3가크롬의 흡광도를 측정하고 상기 두 흡광도차(시료용액 중 6가크롬만의 흡광도)를 구한 다음, 이를 6가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 시료용액중 6가크롬의농도를 측정함을 특징으로 하는 3가크롬과 6가크롬의 동시 정량분석 방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
자외선 분광기를 이용하여 특정 성분의 흡광도를 측정하는 경우, 3가크롬은 580nm와 405nm에서 각각 흡수피크를 나타내며, 6가크롬은 440nm에서 흡수피크가 나타난다. 이때 3가크롬의 농도는 580nm의 흡광도를 측정하여 구할 수 있으나, 크롬6가의 440nm의 흡광도는 405nm에서 나타나는 크롬3가의 흡수피크에 의해 방해된다. 그러나 본 발명자는 3가크롬의 580nm와 405nm의 피크가 일정한 pH에서 일정한 비율을 나타내는 성질을 이용하여 3가크롬의 580nm흡광도를 측정하고, 이를 이용하여 440nm에서의 6가크롬 피크에 대한 3가크롬의 방해효과를 보정하여 3가크롬과 6가크롬을 동시에 정량할 수 있음을 발견하였다.
이하, 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제1도는 3가크롬의 자외선 흡수피크를 나타내는 그래프이고, 제2도는 6가크롬의 자외선 흡수피크를 나타내는 그래프로서 농도가 100ppm 이상인 경우 제1도에 나타난 바와 같이 3가크롬은 405nm와 580nm에서 흡수피크를 나타내며, 각 피크는 비어(beer)의 법칙에 정확하게 일치된다. 제2도에 나타난 바와같이 6가크롬은 440nm에서 흡수피크를 나타내지만, 3가크롬의 405nm피크와 인접함으로 440nm가 6가크롬 성분만을 나타내지못하게 된다. 그러나 405nm와 580nm에서의 흡수피크는 일정한 pH값에서 일정한 비율로 나타남으로 580nm에서의 흡광도가 결정되면 405nm에서의 흡광도를 계산에 의해 구할 수 있을 뿐만 아니라, 440nm에서의 방해효과를 정확히 보정하여 6가크롬의 함량을 정확히 분석할 수 있다.
즉, 3가프롬 표준용액을 제조한 다음 자외선 분광분석기를 사용하여 580nm와 440nm에서의 흡광도를 측정한 후 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성한다.
다시 6가크롬 표준용액을 제조하고 자외선 분광분석기로 440nm에서의 흡광도를 측정하여 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성한다.
그후 분석하고자 하는 시료(미지시료)의 3가크롬 농도는 580nm에서의 흡광도를 측정하고 이를 검량곡선(비어의 법칙에 따른다.)에 대입함으로써 측정할 수 있다.
미지시료중 함유되어 있는 6가크롬의 농도는 먼저 미지시료의 440nm에서의 흡광도(이하, A(0-440nm)라 한다.)를 측정하고, 상기 측정된 3가크롬의 농도를 3가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 3가크롬의 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 3가크롬의 440nm에서의 흡광도(이하, A(Cr3+-440nm)라 한다.)를 구한다.
그후, 상기 A(0-440nm)와 A(Cr3+-400nm)의 차(미지시료중 순수한 6가크롬만의 흡광도)를 6가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 6가크롬의 흡광도 대 농도 적량곡선에 대입하여 6가크롬 농도를 측정함으로써 3가크롬과 6가크롬을 동시에 정량분석할 수 있다.
또한 표준용액 pH를 조절하면서 흡광도 대 농도 검량곡선을 작성하여 시험한 결과 pH값을 1.62이하로 조절하여 정량분석하는 경우 보다 정확하게 정량 분석된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
[실시예]
자외선 분광분석법을 이용하여 용액중에 함유되어 있는 3가크롬 및 6가크롬의 함양을 정량분석하기 위하여 중크롬산칼륨과 삼산화크롬시약을 황산용액에 녹여 하기 표1의 농도로 6가크롬 표준용액을 제조하였으며, 3가크롬에 대한 표준용액은 질산크롬(Chromium Nitrate)시약을 사용하여 6가크롬 표준용액 제조와 같은 방법으로 하기 표1과 같은 농도를 제조하였다.
상기 표준용액을 제조한 후, 3가크롬 표준용액을 사용하여 용액의 pH값을 변화시키면서 580nm에서의 흡광도를 측정한 후 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성하였으며, 각각 제3도와 제4도에 나타내었다. 또한 6가크롬 표준용액을 사용하여 440nm에서의 흡광도를 측정하여 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성하고, 그 결과를 제5도에 나타내었다. 상기 제3-5도는 표준용액을 pH를 1.62로 조절하여 작성된 것이다.
그 후 자외선 분광분석기를 이용하여 분석하고자 하는 미지시료의 580nm에서의 흡광도를 측정하고 이를 제3도에 나타낸 검량곡선에 대입하여 3가크롬의 농도를 구하였다. 6가크롬의 함량은 미지시료의 440nm에서의 흡광도를 측정하고, 상기 구하여진 3가크롬의 농도를 제4도에 나타낸 검량곡선에 대입하여 미지시료중 3가크롬의 흡광도를 구한다. 그후 상기 미지시료의 440nm에서의 흡광도와 미지시료 중 3가크롬의 흡광도차 즉, 미지시료중 6가크롬만의 흡광도를 구하여, 제5도의 검량곡선에 대입하여 6가크롬의 함양을 측정하였다.
미지시료 중 6가크롬의 흡광도(440nm)=440nm에서 측정한 미지시료의 흡광도-440nm에서 측정한 3가크롬 표준용액의 흡광도
상기한 바와 같은 방법으로 하기 표2와 같은 함량을 갖는 시료용액을 정량분석하여 그 결과를 서로 비교하여 하기 표2에 나타내었다.
표2 본 발명의 방법으로 분석한 3가크롬과 6가크롬의 분석결과
상기한 바와 같이 자외선 분광분석법으로 3가크롬 및 6가크롬을 동시에 분석한 결과 제4-6도의 검량곡선에 나타난 바와 같이 pH값이 1.62이하인 경우 흡광도가 매우 안정하게 나타나 정확히 분석을 할 수 있었으며, 본 발명에 의한 분석방법을 사용하여 분석한 결과, 상기 표2에서 나타난 바와 같이 매우 양호한 분석결과를 얻을 수 있었으며, 본 발명의 자외선 분광분석법으로 3가크롬 및 6가크롬을 동시에 측정하는 경우 별도의 시료제조과정없이 간단한 설명을 통하여 분석결과를 얻을 수 있었으며 분석시간도 대폭 단축되어 각종 공정의 공정분석 등에 유용하게 활용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 3가크롬 및 6가크롬 표준용액을 각각 제조한 다음 자외선 분광분석기를 사용하여 3가크롬 표준용액의 580nm 및 440nm에서의 흡광도 및 6가크롬 표준용액의 440nm에서의 흡광도를 측정하여 580nm 및 440nm에서 3가크롬의 흡광도 대 농도의 검량곡선 및 580nm에서 6가크롬의 흡광도 대 농도의 검량곡선을 작성한 다음, 분석하고자 하는 사용액중 3가 크롬의 함량은 분석하고자 하는 시료용액의 580nm에서의 흡광도를 측정한 후, 이를 580nm에서 작성된 3가크롬의 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 시료용액중 3가크롬의 농도를 측정하고, 6가 크롬의 함량은 440nm에서 시료용액의 흡광도 및 상기 측정된 3가크롬 농도를 3가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 흡광도 대 농도검량곡선에 대입하여 440nm에서 3가크롬의 흡광도를 측정하고 상기 두 흡광도차(440nm에서 측정한 미지시료의 흡광도-440nm에서 측정한 3가크롬 표준용액의 흡광도=시료 용액 중 6가크롬 만의 흡광도)를 구한 다음, 이를 6가크롬 표준용액으로 440nm에서 작성된 흡광도 대 농도 검량곡선에 대입하여 시료용액중 6가크롬의 농도를 측정함을 특징으로 하는 3가크롬과 6가크롬의 동시정량분석법.
  2. 1항에 있어서, 상기 각 검량곡선은 표준용액의 pH를 1.62이하가 되도록 조절하여 작성함을 특징으로 하는 방법.
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