케이랩(주)에서 제공한 'POP UV-Vis 분광광도계를 이용한 토양 중 6가 크롬(Cr(VI)) 정량 분석 - ES 07408.1b 디페닐카르바지드 발색법 적용 사례'에 관한 응용자료의 주요 내용은 다음과 같다.
1. 개요
토양 중 6가 크롬(Hexavalent chromium, Cr(VI))은 산업 활동과 관련하여 토양으로 유입될 수 있는 성분으로, 토양오염 여부를 판단하고 관리 수준을 평가하는 과정에서 분석 대상 물질로 활용된다. 이에 따라 토양 중 6가 크롬의 정량을 위한 표준화된 분석 방법이 제시되어 있다.
토양오염공정시험기준(ES 07408.1b)에서는 디페닐카르바지드(Diphenylcarbazide, DPC) 발색 반응을 이용한 자외선/가시선 분광법을 6가 크롬의 정량 분석 방법으로 제시하고 있으며, 산성 조건에서 형성되는 Cr(VI)-DPC 착화합물의 흡광도를 측정하여 6가 크롬을 정량하도록 규정하고 있다.
본 어플리케이션 노트에서는 해당 시험기준에 제시된 분석 원리와 측정 조건을 참고하여, Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)을 대상으로 검정곡선을 작성하고 POP UV-Vis 분광광도계를 이용해 흡광도 측정을 수행하였다.
검정곡선의 선형성(상관계수, R²)과 응답인자(Response factor, RF)의 반복정밀도(%RSD)를 평가함으로써, 디페닐카르바지드 발색 반응을 이용한 6가 크롬의 흡광 기반 정량 분석에서 POP UV-Vis 분광광도계의 적용 가능성을 확인하고자 한다.
[그림 1]. POP UV-Vis 분광광도계 – 자외선/가시선 영역의 흡광도 측정을 지원하는 싱글빔(Single-beam) 분광광도계로, 다양한 흡광 기반 정량 분석에 적용할 수 있다.
2. 실험
시약 및 재료
Potassium Dichromate(K₂Cr₂O₇, Merck)
· sym-Diphenylcarbazide(1,5-Diphenylcarbazide, 삼전순약)
· Sulfuric acid
· Deionized water(DI water)
Cr(VI) 표준원액 및 표준용액 제조
Cr(VI) 표준원액은 Potassium Dichromate를 사용하여 제조하였다. 시약 0.2833 g을 칭량한 후, 증류수로 100 mL 정용하여 약 1001.54 mg/L의 표준원액을 준비하였다. 이를 단계적으로 희석하여 약 1.0015 mg/L의 표준용액을 제조하였다.
해당 표준용액을 이용하여 0.0125-0.2003 mg/L 범위의 표준용액(STD1-STD5)을 조제하였으며, 각 농도 조건은 [표 1]에 정리하였다.
[표 1]. Cr(VI) 표준용액 제조 조건
디페닐카르바지드(DPC) 및 황산 용액 제조
Cr(VI)의 발색 반응을 위해 디페닐카르바지드(Diphenylcarbazide, DPC) 시약과 산성 조건을 준비하였다. sym-Diphenylcarbazide 시약 0.500 g을 정확히 칭량한 후 증류수로 100 mL 정용하여 0.5% (w/v) DPC 용액을 제조하였다. 해당 시약은 사용 직전에 제조하여 차광 조건에서 보관하였다.
또한 산성 조건을 형성하기 위해 95% 황산을 사용하여 약 20% (v/v) 황산 용액을 제조하였다. 황산 희석 시 발열이 발생하므로 충분히 냉각한 후 정용하였다.
발색 및 측정 절차
각 Cr(VI) 표준용액에 20% (v/v) 황산 용액을 첨가한 뒤, 0.5% (w/v) DPC 용액을 첨가하였다. 혼합 후 실온에서 약 5분간 반응시켜 자주색 Cr(VI)-DPC 착화합물을 형성하였다.
[그림 2]. Cr(VI) 표준용액의 발색 결과 – 농도 증가에 따라 자주색 발색 강도가 증가한다.
측정 장비 및 조건
Cr(VI)-디페닐카르바지드 착화합물의 흡광도 측정은 POP UV-Vis 분광광도계를 사용하여 수행하였다. 장비는 측정 전 약 30분간 예열한 후 사용하였으며, 발색 반응에 의해 형성된 착화합물의 최대 흡수 파장인 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도 측정은 POP UV-Vis 분광광도계의 Quantitation 모드를 사용하여 수행하였으며, 검정 곡선 작성에 적용하였다.
[그림 3]. POP UV-Vis 분광광도계의 메인화면 – 본 실험에서는 Quantitation 모드를 사용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하고, 검정곡선을 작성하였다.
3. 결과
Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)을 대상으로 토양오염공정시험기준(ES 07408.1b)의 디페닐카르바지드 발색 조건을 참고하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 농도 수준에서 계산한 응답인자(Response factor, RF)는 [표 2]와 같다.
[표 2]. Cr(VI) 표준용액의 흡광도 및 응답인자(RF)
검량 데이터에 선형 회귀를 적용한 결과, 검정곡선의 회귀식은 y = 0.6885x + 0.0003, 결정계수(R2)는 0.9998로 나타났다.
[그림 4]. Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)의 검정곡선
4. 결론
Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)에 대해 작성한 검정곡선은 결정계수(R²) 0.9998로 나타났으며, 응답인자(RF)의 상대표준편차는 1.75%로 계산되었다. 해당 결과는 토양오염공정시험기준(ES 07408.1b)에서 제시한 직선성 기준(R² ≥ 0.98) 및 감응계수 변동 기준(≤ 20%)을 모두 만족하였다.
‘POP UV-Vis 분광광도계를 이용한 토양 중 6가 크롬(Cr(VI)) 정량 분석 - ES 07408.1b 디페닐카르바지드 발색법 적용 사례’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 케이랩(주)를 통하여 확인할 수 있다.
Reference(참고문헌):
- 국립환경과학원. 「토양오염공정시험기준 정도보증·정도관리(QA/QC)」, ES 07001.a.
- 국립환경과학원. 「토양오염공정시험기준 6가크롬(Hexavalent chromium, Cr(VI))」, ES 07408.1b.
Model Name(모델명): POP UV-Vis Spectrophotometer
The Person in Charge(담당자): Ji－su Kim
Maker(제조사): K LAB
Country of Origin(원산지): Korea
e-mail: mint5135@klab.im
Data Services(자료제공): K LAB
[그림 1]. POP UV-Vis 분광광도계 – 자외선/가시선 영역의 흡광도 측정을 지원하는 싱글빔(Single-beam) 분광광도계로, 다양한 흡광 기반 정량 분석에 적용할 수 있다.2. 실험시약 및 재료Potassium Dichromate(K₂Cr₂O₇, Merck)· sym-Diphenylcarbazide(1,5-Diphenylcarbazide, 삼전순약)· Sulfuric acid· Deionized water(DI water)Cr(VI) 표준원액 및 표준용액 제조Cr(VI) 표준원액은 Potassium Dichromate를 사용하여 제조하였다. 시약 0.2833 g을 칭량한 후, 증류수로 100 mL 정용하여 약 1001.54 mg/L의 표준원액을 준비하였다. 이를 단계적으로 희석하여 약 1.0015 mg/L의 표준용액을 제조하였다.해당 표준용액을 이용하여 0.0125-0.2003 mg/L 범위의 표준용액(STD1-STD5)을 조제하였으며, 각 농도 조건은 [표 1]에 정리하였다.[표 1]. Cr(VI) 표준용액 제조 조건
디페닐카르바지드(DPC) 및 황산 용액 제조Cr(VI)의 발색 반응을 위해 디페닐카르바지드(Diphenylcarbazide, DPC) 시약과 산성 조건을 준비하였다. sym-Diphenylcarbazide 시약 0.500 g을 정확히 칭량한 후 증류수로 100 mL 정용하여 0.5% (w/v) DPC 용액을 제조하였다. 해당 시약은 사용 직전에 제조하여 차광 조건에서 보관하였다.또한 산성 조건을 형성하기 위해 95% 황산을 사용하여 약 20% (v/v) 황산 용액을 제조하였다. 황산 희석 시 발열이 발생하므로 충분히 냉각한 후 정용하였다.발색 및 측정 절차각 Cr(VI) 표준용액에 20% (v/v) 황산 용액을 첨가한 뒤, 0.5% (w/v) DPC 용액을 첨가하였다. 혼합 후 실온에서 약 5분간 반응시켜 자주색 Cr(VI)-DPC 착화합물을 형성하였다.
[그림 2]. Cr(VI) 표준용액의 발색 결과 – 농도 증가에 따라 자주색 발색 강도가 증가한다.측정 장비 및 조건Cr(VI)-디페닐카르바지드 착화합물의 흡광도 측정은 POP UV-Vis 분광광도계를 사용하여 수행하였다. 장비는 측정 전 약 30분간 예열한 후 사용하였으며, 발색 반응에 의해 형성된 착화합물의 최대 흡수 파장인 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도 측정은 POP UV-Vis 분광광도계의 Quantitation 모드를 사용하여 수행하였으며, 검정 곡선 작성에 적용하였다.
[그림 3]. POP UV-Vis 분광광도계의 메인화면 – 본 실험에서는 Quantitation 모드를 사용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하고, 검정곡선을 작성하였다.3. 결과Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)을 대상으로 토양오염공정시험기준(ES 07408.1b)의 디페닐카르바지드 발색 조건을 참고하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 농도 수준에서 계산한 응답인자(Response factor, RF)는 [표 2]와 같다.[표 2]. Cr(VI) 표준용액의 흡광도 및 응답인자(RF)
검량 데이터에 선형 회귀를 적용한 결과, 검정곡선의 회귀식은 y = 0.6885x + 0.0003, 결정계수(R2)는 0.9998로 나타났다.
[그림 4]. Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)의 검정곡선4. 결론Cr(VI) 표준용액(0.0125-0.2003 mg/L)에 대해 작성한 검정곡선은 결정계수(R²) 0.9998로 나타났으며, 응답인자(RF)의 상대표준편차는 1.75%로 계산되었다. 해당 결과는 토양오염공정시험기준(ES 07408.1b)에서 제시한 직선성 기준(R² ≥ 0.98) 및 감응계수 변동 기준(≤ 20%)을 모두 만족하였다.‘POP UV-Vis 분광광도계를 이용한 토양 중 6가 크롬(Cr(VI)) 정량 분석 - ES 07408.1b 디페닐카르바지드 발색법 적용 사례’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 케이랩(주)를 통하여 확인할 수 있다.Reference(참고문헌):- 국립환경과학원. 「토양오염공정시험기준 정도보증·정도관리(QA/QC)」, ES 07001.a.- 국립환경과학원. 「토양오염공정시험기준 6가크롬(Hexavalent chromium, Cr(VI))」, ES 07408.1b.Model Name(모델명): POP UV-Vis SpectrophotometerThe Person in Charge(담당자): Ji－su KimMaker(제조사): K LABCountry of Origin(원산지): Koreae-mail: mint5135@klab.imData Services(자료제공): K LAB