🔬 Mangan w wodzie
Krótko: o co chodzi
Spektrofotometryczne oznaczanie manganu w wodzie metodą z formaldoksymem. Badanie wykonuje się według normy ISO 6333:1986; Zakres pomiarowy: 0,01–5,0 mg/l Mn. Procedura obejmuje 8 kroków (łącznie około 22–27 min); stosuje się je m.in. do: Kontrola jakości wody pitnej (Dz.U. 2017 poz. 2294 — limit 50 µg/l), Monitoring wód podziemnych (studnie, ujęcia), Kontrola procesów odmanganiania wody.
W skrócie
- Norma: ISO 6333:1986
- Kategoria: Fizykochemia
- Kroków procedury: 8
- Łączny czas etapów: 22 min–27 min
- Zakres pomiarowy: 0,01–5,0 mg/l Mn
- Długość fali: 450 nm
- Granica wykrywalności: 0,01 mg/l
Przegląd
Mangan jest jednym z kluczowych parametrów jakości wody pitnej. W wodach podziemnych występuje głównie w formie Mn²⁺ i może osiągać stężenia kilku mg/l. Podwyższone stężenie manganu (>0,050 mg/l) powoduje ciemne zabarwienie wody, brunatno-czarne osady w instalacjach, nieprzyjemny metaliczny smak i sprzyja rozwojowi bakterii manganowych.
Norma ISO 6333 opisuje spektrometryczną metodę oznaczania manganu z formaldoksymem. Metoda jest stosowana do wód powierzchniowych i pitnych. Zakres stosowania: 0,01–5 mg/l Mn. Próbki o wyższym stężeniu należy rozcieńczyć.
Dopuszczalne stężenie manganu w wodzie pitnej w Polsce wynosi 0,050 mg/l (Rozporządzenie MZ). Jest to jeden z parametrów najczęściej przekraczanych w wodach podziemnych, szczególnie w studniach głębinowych.
Zasada metody
Mangan(II) reaguje z formaldoksymem (CH₂=NOH, oksym formaldehydu) w środowisku alkalicznym (pH ~10), tworząc pomarańczowy kompleks, którego absorbancję mierzy się przy 450 nm. Interferencje żelaza eliminuje się przez dodanie EDTA i chlorowodorku hydroksyloaminy, które kompleksują Fe³⁺ i Fe²⁺, uniemożliwiając ich reakcję z formaldoksymem. Hydroksyloamina pełni jednocześnie funkcję środka redukującego, utrzymując mangan w formie Mn²⁺.
Zastosowania
- Kontrola jakości wody pitnej (Dz.U. 2017 poz. 2294 — limit 50 µg/l)
- Monitoring wód podziemnych (studnie, ujęcia)
- Kontrola procesów odmanganiania wody
- Badanie wód powierzchniowych
- Kontrola wody w przemyśle spożywczym i napojowym
- Monitoring ścieków przemysłowych
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres pomiarowy | 0,01–5,0 mg/l Mn |
| Długość fali | 450 nm |
| Granica wykrywalności | 0,01 mg/l |
| Dokładność | ±5% w zakresie 0,05–5,0 mg/l |
| pH reakcji | ~10 (środowisko alkaliczne) |
| Czas rozwijania barwy | 10–15 minut |
Norma
- Numer normy
- ISO 6333:1986
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie manganu — Metoda spektrometryczna z formaldoksymem (brak odpowiednika PN-EN)
- Title (EN)
- Water quality — Determination of manganese — Formaldoxime spectrometric method
Procedura krok po kroku
-
Przygotowanie próbki
Próbkę zakwasić HNO₃ do pH < 2 natychmiast po pobraniu. Filtrować przez 0,45 µm jeśli oznaczamy Mn rozpuszczony.
-
Odmierzenie próbki
Przenieść odpowiednią objętość próbki (np. 25–50 ml) do kolby miarowej 50 ml.
-
Dodanie EDTA
Dodać 1 ml roztworu EDTA-Na₂ 5% w celu zamaskowania interferencji żelaza. Wymieszać.
-
Dodanie formaldoksymu
Dodać 2 ml świeżo przygotowanego roztworu formaldoksymu. Wymieszać.
-
Alkalizacja
Dodać 1 ml NaOH 10 mol/l w celu uzyskania pH ~10. Uzupełnić wodą dejonizowaną do kreski. Wymieszać energicznie.
-
Rozwijanie barwy
Odczekać 10–15 minut na pełne rozwinięcie barwy pomarańczowego kompleksu.
-
Pomiar absorbancji
Zmierzyć absorbancję przy 450 nm w kuwecie 10 mm (lub dłuższej dla niskich stężeń) względem ślepej próby. Odczytać stężenie z krzywej kalibracyjnej.
-
Kalibracja i kontrola jakości
Sporządzić krzywą kalibracyjną z min. 5 wzorców. Wykonywać ślepą próbę, próbki kontrolne CRM i oznaczenia powtórzone co 10 próbek.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Spektrofotometr UV-VIS | Hach DR6000, Shimadzu UV-1900i, HACH DR3900 | 15 000–60 000 PLN |
| Kuwety szklane / kwarcowe 10–50 mm | Hellma, kuwety borokrzemowe | 50–400 PLN/szt. |
| Pipety automatyczne | Eppendorf Research Plus (1–10 ml) | 800–2 500 PLN |
| Kolby miarowe (50, 100 ml) | Klasa A, borokrzem | 30–80 PLN/szt. |
| Waga analityczna (0,1 mg) | Radwag AS 220.R2, Mettler Toledo ME204 | 5 000–15 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Formaldoksym (roztwór) | — | Przygotować świeżo: zmieszać równe objętości 2% formaldehydu i 4% chlorowodorku hydroksyloaminy. Roztwór niestabilny — przygotowywać codziennie. |
| Chlorowodorek hydroksyloaminy (NH₂OH·HCl) | 5470-11-1 | Roztwór 4%: 4 g w 100 ml wody. Reduktor i składnik formaldoksymu. |
| Formaldehyd 37% (formalina) | 50-00-0 | Roztwór 2%: rozcieńczyć formaldehyd wodą dejonizowaną. Do przygotowania formaldoksymu. |
| Roztwór EDTA-Na₂ 5% | 6381-92-6 | Sól disodowa EDTA — do maskowania interferencji żelaza. 5 g EDTA-Na₂ w 100 ml wody. |
| Wodorotlenek sodu (NaOH) 10 mol/l | 1310-73-2 | Do alkalizacji środowiska reakcji do pH ~10. |
| Roztwór wzorcowy manganu 1000 mg/l Mn | 7785-87-7 | Certyfikowany CRM (np. Merck Certipur) z MnSO₄. Do kalibracji: 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 mg/l. |
| Woda dejonizowana | — | Wolna od manganu, przewodność <0,1 mS/m. |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Formaldehyd (formalina) — rakotwórczy kat. 1B (H350), toksyczny przy wdychaniu (H331), drażniący. Pracować pod dygestorium!
- NaOH 10 mol/l — silnie żrący (H314). Powoduje poważne oparzenia skóry i uszkodzenie oczu.
- EDTA-Na₂ — drażniący dla oczu (H319). Stosować okulary ochronne.
- Okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch laboratoryjny wymagane.
- Odpady zawierające formaldehyd — zbierać oddzielnie jako odpady niebezpieczne.
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy ISO 6333:1986 — „Jakość wody — Oznaczanie manganu — Metoda spektrometryczna z formaldoksymem (brak odpowiednika PN-EN)”. Tytuł angielski: „Water quality — Determination of manganese — Formaldoxime spectrometric method”.
Na czym polega ta metoda?
Mangan(II) reaguje z formaldoksymem (CH₂=NOH, oksym formaldehydu) w środowisku alkalicznym (pH ~10), tworząc pomarańczowy kompleks, którego absorbancję mierzy się przy 450 nm. Interferencje żelaza eliminuje się przez dodanie EDTA i chlorowodorku hydroksyloaminy, które kompleksują Fe³⁺ i Fe²⁺, uniemożliwiając ich reakcję z formaldoksymem.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres pomiarowy: 0,01–5,0 mg/l Mn; Długość fali: 450 nm; Granica wykrywalności: 0,01 mg/l; Dokładność: ±5% w zakresie 0,05–5,0 mg/l.
Ile trwa wykonanie badania?
Suma czasów podanych przy poszczególnych etapach to około 22 min–27 min. Procedura obejmuje 8 kroków.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Spektrofotometr UV-VIS, Kuwety szklane / kwarcowe 10–50 mm, Pipety automatyczne, Kolby miarowe (50, 100 ml), Waga analityczna (0,1 mg). Orientacyjny koszt podstawowej aparatury (Spektrofotometr UV-VIS): 15 000–60 000 PLN.
Gdzie stosuje się to badanie?
Kontrola jakości wody pitnej (Dz.U. 2017 poz. 2294 — limit 50 µg/l); Monitoring wód podziemnych (studnie, ujęcia); Kontrola procesów odmanganiania wody; Badanie wód powierzchniowych; Kontrola wody w przemyśle spożywczym i napojowym; Monitoring ścieków przemysłowych.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Formaldehyd (formalina) — rakotwórczy kat. 1B (H350), toksyczny przy wdychaniu (H331), drażniący. Pracować pod dygestorium!; NaOH 10 mol/l — silnie żrący (H314). Powoduje poważne oparzenia skóry i uszkodzenie oczu.; EDTA-Na₂ — drażniący dla oczu (H319). Stosować okulary ochronne.; Okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch laboratoryjny wymagane.; Odpady zawierające formaldehyd — zbierać oddzielnie jako odpady niebezpieczne.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy ISO 6333.