KWWA M 108 제정 1989. 11. 16 개정 2009. 06. 18 한국상하수도협회표준 KWWA 수도용 폴리아크릴아미드 한국상하수도협회
표준화 심사위원회 성명소속 ( 위원장 ) 김응호홍익대학교 ( 위원 ) 김동식한국기기유화시험연구원 김영진한국토지공사 박태욱기술표준원 이경재한국생활환경시험연구원 ( 간사 ) 조순열한국상하수도협회
한국상하수도협회 KWWA 수도용폴리아크릴아미드 M 108 : 2009 Polyacrylamide for water works 1. 적용범위이표준은수도의슬러지처리에사용되는폴리아크릴아미드계응집제에대하여규정한다. 폴리아크릴아미드계응집제는폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산염또는폴리아크릴아미드부분가수분해물이나아크릴아미드와아크릴산염의공중합체로다음구조식을갖는다. n - n _ 2. 인용표준다음에나타낸표준은이표준에인용됨으로써규정일부를구성하거나관련이되는표준이다. 이러한표준은그최신판을적용한다. KWWA A 110 수도용약품평가시험방법 KS M 0001 화학분석및시험방법에대한통칙 KS M 0011 수용액의 ph 측정방법 KS M 0016 원자흡광분석방법통칙 KS M 0027 가스크로마토그래프질량분석방법통칙 3. 품질수도용폴리아크릴아미드는백색의분말이며 5. 시험방법에따라시험하여, 다음표1 의품질기준에적합하여야한다. 단, KWWA A 110 에따라평가항목별평가기준에적합하여야한다. - 1 -
표 1 - 품질기준 시험항목기준치 아크릴아미드 ( 모노머 ) (%) 0.05 이하 카드뮴 (Cd) 납 (Pb) 수은 (Hg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) 2 이하 20 이하 1 이하 4. 시료채취방법시료채취는전체를대표할수있어야하며당사자간의협의에의한합리적인방법에의한다. 비고폴리아크릴아미드는흡습성이있으므로시료채취후신속하게시험한다. 5. 시험방법 5.1 공통사항 (1) 이시험방법중화학분석에공통되는사항을 KS M 0001, 원자흡광광도법에있어서는 KS M 0016, 가스크로마토그래프법에대해서는 KS M 0027에따른다. (2) 화학분석통칙중물은시험방법에있어서는정제수라하고전기전도율은 25 에서 2 µs/ cm이하의것을사용한다. 5.2 아크릴아미드 ( 모노머 ) 이방법은아크릴아미드 ( 모노머 ) 를메틸알콜용액으로추출한후가스크로마토그래프로측정하여얻은피크 (P ea k) 면적으로아크릴아미드 ( 모노머 ) 의양을구하는것이다. 5.2.1 시약 (1) 메틸알콜용액메틸알콜 800 ml에정제수 200 ml를가한다. (2) 아크릴아미드표준원액 100 % 아크릴아미드 ( 전기영동용 ) 1.000 g을정확히 100 ml 메스플라스크에넣고, 메틸알콜용액으로전량을 100 ml로하고, 갈색유리병에넣어냉암소에보존한다. 이용액 1 ml 는아크릴아미드 10 mg을함유한다. (3) 아크릴아미드표준액아크릴아미드표준원액 10 ml 를정확히 100 m L 메스플라스크에넣고, 메틸알콜용액으로전량을 100 ml로하고, 다시그 10 ml를정확히다른 100 ml 메스플라스크에넣고메틸알콜용액으로전량을 100 ml로한다. 이용액은사용할때마다조제한다. 이용액 1 ml 는아크릴아미드 0.1 mg을함유한다. 5.2.2 기구및장치 (1) 마개달린 100 m L 삼각플라스크 (2) 수평진동기 (3) 가스크로마토그래프수소염이온화형검출기부착 5.2.3 가스크로마토그래프의조정및측정조건 (1) 분리관유리제품 (1), 안지름 3 mm, 길이 1 m - 2 -
(2) 충전물산으로세척한후디메틸디클로로실란처리를한 Chromosorb W( 입도 60~80 메시 ) (2) 에카보왁스 (PEG) 20 M를 20 % 보유시킨것. (3) 분리관의조정분리관에충전물을충전하고, 질소가스를유속 30 ml~40 ml/ 분으로 30 분간통기시켜, 분리관내의공기를질소가스로치환한다. 그후분리관온도를 80 로하고, 2시간에이징을한다. 다시분리관온도를 200 로설정하고 24 시간에이징을한다. 이단계에수소염이온화형검출기에의해차트를작동하게한다. 베이스라인에안정을얻지못할경우는다시 24 시간에이징을한다. (4) 분리관온도 170 (5) 주입구온도 130 (3) (6) 운반가스질소가스 (N 2), 유량 30 ml~40 ml/ 분주 ( 1 ) 분리관을헥사메틸디시라잔의 5 % 석유에테르용액에서 6시간처리하면아크릴아미드의테일링이줄어든다. ( 2 ) Chromosorb WAW- DMCS로서시판되고있는것을사용하여도좋다. ( 3 ) 주입구온도가 150 이상되면나트륨-β-설폭시프로피온아미드, 티트릴로트리스프로피온아미드등불순물의분해가일어나아크릴아미드의피크로서관측된다.. 5.2.4 시험방법시료약 3 g을 1 mg까지정확히측정하여마개있는 100 ml 삼각플라스크에옮기고, 메틸알콜용액 30 ml를전량피펫으로가하여, 30 ~35 (4) 로 24 시간수평진동추출한후정치시켜상등액을검액으로한다. 이때시료의건조감량 (S %) (5) 을구한다. 따로아크릴아미드표준액및메틸알콜용액을사용하여아크릴아미드농도가 0.01 mg /ml~ 0.1 mg /ml가되도록단계적으로조제하고, 이것을표준액으로한다. 다음검액및표준액에대하여각 µl를마이크로주사기로가스크로마토그래프에주입하여피크면적 (6)(7) 을구하고, 여기서얻어진검액의피그면적으로부터검량선에의해검액중의아크릴아미드의mg /ml 양을구하고다음식에따라아크릴아미드 ( 모노머 ) (%) 를구한다. 아크릴아미드 ( 모노머 ) (% ) = 시료 주 ( 4 ) 적용범위의구조식중의아크릴산염성분의 mol 분율 [ 인경우는 10 ~35 로진동추출하여도좋다. n m+n 100(%) ] 이 5% 이상 ( 5 ) 건조감량을구하는방법시료 2 g~5 g을정확히측정한후층두께를 5 mm이하로하여 105 에서 90 분간건조하고데시케이터속에서방랭후, 다시정확히측정해서감량의 g수 (b) 를구하고다음식에따라건조감량의 % 를구한다. 건조감량 (%) = b 시료 (g) 100 ( 6 ) 에틸렌시안히드린이존재하는경우그피크가아크릴아미드의피크다음에즉시나타나므로보유시간의확인이필요하다. - 3 -
또양쪽피크가겹친경우는아래그림과같이양쪽피크의골부분에서수직선을내리고사선부분의면적을구한다. 용매 ( 7 ) 내표준법으로하는경우는내표준물질로서 0- 크레졸을사용하면좋다. 5.2.4.1 정량분석은 KS M 0027의 8의방법을사용하여도좋다 5.3 카드뮴카드뮴을디에틸디티오카르밤산나트륨으로킬레이트화하고이것을메틸이소부틸케톤 (MIBK) 으로추출한물질에대해원자흡광광도법에의하여카드뮴의양을구하는것이다. 5.3.1 시약 (1) 시트르산암모늄용액시트르산암모늄 25 g을정제수에용해하여 100 ml로한다. (2) 황산암모늄용액황산암모늄 40 g을정제수에용해하여 100 ml로한다. (3) D D TC ( 디에틸디티오카르밤산 ) 용액디에틸디티오카르밤산나트륨 (3 수화물 ) 5 g을정제수에용해하여 100 ml로한다. (4) MI B K( 메틸이소부틸케톤 ) 사용전에정제수를포화하여둔다. (5) 카드뮴표준원액 99.9 % 이상금속카드뮴 1.000 g을비커에넣고질산 10 ml 및정제수약 90 ml를가하고수욕상에서용해하고, 냉각후 1 L 메스플라스크에옮기고비커는정제수로잘세척하고, 세척액도메스플라스크에합하여정제수로전량을 1 L 로하여폴리에틸렌병속에보존한다. 이용액 1 ml는카드뮴 (Cd) 1 mg을함유한다. (6) 카드뮴표준액카드뮴표준원액 10 ml를정확히 1 L 메스플라스크에넣고, 정제수로전량을 1 L로하여다시그 100 ml를정확히다른 1 L 메스플라스크에담고정제수로전량을 1 L 로한다. 이용액을사용할때마다조제한다. 이용액 1 ml는카드뮴 (Cd) 0.001 mg을함유한다. 5.3.2 기구및장치 (1) 환류냉각장치 200 ml 공통갈아맞춤둥근플라스크, 냉각관길이 30 cm이상. (2) 유리알 2 mm~4 mm인것 (3) 원자흡광광도계및카드뮴중공음극램프 (4) p H 미터 KS M 0011의유리전극 ph측정기. (5) 분액깔때기용량 300 ml 이시험에사용하는유리기구는따뜻한질산 (1:2) 으로잘세척하고, 다시정제수로세척한다. 5.3.3 시험용액의조제방법시료약 5 g을 1 mg까지정확히달아서환류냉각장치의 200-4 -
ml 플라스크의 윗부분에 시료가 묻지 않도록 주의하여 옮긴다. 질산 40 ml를 가하고, 유리알을 몇 개 넣은 환류 냉각기를 연결하고 거품이 가라앉을 때까지 약하게 약 15 분간 가열한다 다시 3 시간이상 끓이고 실온까지 냉각한다. 다음에 500 ml 메스플라스크에 옮기고, 플라스크는 정제수 로 세척하고 세척액도 메스플라스크에 합하여, 정제수로 전량을 500 ml로 하고 이것을 시험 용액 으로 한다. 5.3.4 시험 방법 시험 용액 100 ml를 200 ml 비커에 넣고 시트르산암모늄 용액 6 ml 및 황 산암모늄 용액 15 ml를 가한다. 다음에 암모니아수로 ph를 5.0~5.2(pH미터로 조정 ) 로 한 후, DDTC 용액 10 ml를 가하여 혼합하고, 3분간 정치 후 300 ml 분액깔때기에 옮긴다. 비커는 정 제수로 잘 씻고 세척액도 분액깔때기에 합하여 정제수로 전량을 약 160 ml로 한다. 여기에 MIBK 30 ml를 가하고 2분간 흔들어 섞고, 10 분 이상 정치한 후 물층을 버리고 MIBK 층을 검액 으로 한다 (8) 별도로 카드뮴 표준액의 적당량 (0.1 ml~0.3 ml) 을 몇 개의 200 ml 비커에 넣고 정제수를 가하 여 약 50 ml로 하고, 또 정제수 50 ml를 다른 200 ml 비커에 넣는다. 여기에 시트르산암모늄 용액 6 m L 및 황산암모늄 용액 15 m L씩을 가하고, 각각을 이하 시료와 동일하게 처리하고, 이것 을 표준액 및 바탕시험액으로 한다. 다음에 검액, 표준액 및 바탕시험액을 원자 흡광 광도계에 의하여 카드뮴 중공 음극 램프를 사용 하여 파장 228.8 nm의 흡광도를 측정하고 여기에서 얻어진 검액의 흡광도로부터 검량선에 의해 검 액 중의 카드뮴의 mg 양 (a) 을 구하고 다음 식에 따라 카드뮴 (mg/kg) 을 구한다. 카드뮴 (Cd mg/kg) = 시료 주 ( 8 ) MIBK 층의흡광도측정은즉시행한다. 비고예비혼합한슬릿버너를사용하여 MIBK 층을분무할경우에주의한다. (1) 다연료염으로되므로불꽃이날리지않을정도로아세틸렌의양을가능한한적게한다. (2) 영 (0) 에맞추는것은 MIBK로한다. 5.4 납납을디에틸디티오카르밤산나트륨으로킬레이트화하여이것을메틸이소부틸케톤으로추출시킨것을원자흡광광도법에의해납의양을구하는것이다. 5.4.1 시약 (1) 시트르산암모늄용액 5.3.1의 (1) 과같다. (2) 황산암모늄용액 5.3.1의 (2) 와같다. (3) D D TC ( 디에틸디티오카르밤산 ) 용액 5.3.1의 (3) 과같다. (4) MI B K( 메틸이소부틸케톤 ) 5.3.1의 (4) 와같다. (5) 납표준원액질산납 1.599 g을 1 L 메스플라스크에담고, 질산 10 ml 및정제수약90 ml 를가하여용해하고정제수로전량을 1 L로한다. (6) 납표준액납표준원액 10 ml를정확히 1 L 메스플라스크에담고, 정제수로전량을 1 L 로한다. 이용액은사용할때마다조제한다. 이용액 1 ml는납 (Pb) 0.01 mg을함유한다. 5.4.2 기구및장치 5.3.2와같다. 단, 카드뮴중공음극램프대신납중공음극램프를사용 - 5 -
한다. 5.4.3 시험용액의 조제 방법 5.3.3과 같다. 5.4.4 시험 방법 5.3.4의 시험 방법에 준하며, 납 표준액의 적당량 (0.5 ml~3 ml) 를 사용하여 납 중공 음극 램프로 파장 283.3 nm의 흡광도를 측정하고 여기에서 얻어진 검액의 흡광도로부터 검량선에 의해 검액 중의 납의 mg 양 (a) 을 구하고 다음 식에 따라 납 (mg/kg) 을 구한다. 납 (Pb mg/kg) = 시료 비고 5.3.4의 비고와 같다. 5.5 수은 수은 화합물에 염화제일주석을 가하여 금속으로 환원한 후 통기하여 수은을 기화시키 고, 이것을 원자 흡광 광도계 또는 수은 분석계를 사용하여 얻은 흡광도로부터 수은의 양을 구하 는 것이다. 5.5.1 시 약 (1) 황산구리 용액 황산구리 (5 수화물 ) (9) 0.4 g 을 정제수에 용해하여 100 m L 로 한다. (2) 수산화나트륨 용액 수산화나트륨 (10) 400 g을 정제수에 용해하여 1 L로 한다. (3) 염화제일주석 용액 염화제일주석 (2수화물) 10 g에 정제수 60 ml를 가하고, 다시 황산 3 ml를 가한 후 잘 혼합하여 가열 용해한다. 냉각 후 질소가스로 통기하고, 용액 중의 수은을 제거 한 후, 정제수로 100 ml로 한다. 이 용액은 사용할 때마다 조제한다. (4) 수은 표준 원액 염화제이수은 0.135 g을 1 L 메스플라스크에 넣고 질산 10 ml 및 정제수 약 90 ml를 가하여 용해하고, 정제수로 전량을 1 L로 하여 갈색병에 보존한다. 이 용액 1 ml는 수은 (Hg) 0.1 mg를 함유한다. (5) 수은 표준액 수은 표준 원액 10 ml를 정확히 1 L 메스플라스크에 넣고 정제수로 전량을 1 L로 하고, 다시 이 용액 100 ml를 정확히 다른 1 L 메스플라스크에 넣고 정제수로 전량을 1 L 로 한다. 이 용액은 사용할 때마다 조제한다. 이 용액 1 ml는 수은 (Hg) 0.000 1 mg을 포함한다. 주 ( 9 ) 수은을 포함하지 않은 것. 주 ( 10 ) 수은을 포함하지 않은 것. 5.5.2 기구 및 장치 (1) 환류 냉각 장치 5.3.2의 (1) 과 같다. (2) 유리 알 5.3.2의 (2) 와 같다. (3) 원자 흡광 광도계 및 수은 중공 음극 램프 또는 수은 분석계 (4) 환원 기화장치 a. 순환방식 b. 개방 송기 방식 장치를 그림 1, 그림 2에 표시한다. - 6 -
수은중공음극램프 환기용흐드로 3 방콕 셀홀더흡수셀파장선택부측광부기록계 건조체 유량계 Hg 흡수병다이어프램펌프 2% KMnO 4 용액 (100ml) 검수병 광투과방향통기방향 다이어프램펌프로부터 그림 1 - 환원기화순환장치 수은중공음극램프 흡수셀셀홀더 파장선택부측광부기록계 환기용흐드로 Hg 흡수병 건조체 유량계 2% KMnO 4 용액 (100ml) 검수병다이어프램펌프로부터광투과방향통기방향 그림 2 - 훤원기화개방송기장치 [ 주의사항 ] a. 다이어프램 (D ia p h r a g m ) 펌프매분 0.5 L~3 L의송기가가능한가변속의것이좋다. 금속제는수은을흡착하므로수은증기에접하는부분에는콜로디온을도포하여사용한다.( 개방송기방식의경우는압력조절한압축공기를사용해도좋다 ). b. 접속용관안지름약 8 mm의연질염화비닐관이좋다. 실리콘고무나고무관은수은을흡착할위험이있다. c. 검수병용량 250 ml의유리여과판부착공기세척병을사용하면좋다. 즉검액, 표준액및바탕시험액 (A, B) 에사용하는검수병은같은형의것을사용한다 ( 개방송기방식의경우는 250 ml이분액깔때기를사용할수있다 ). d. 건조제 U자관에건조제로서과염소산마그네슘또는염화칼슘을채워, 가스크로마토그래프용의유리섬유로누른다. 건조제로실리카겔이나황산을사용하면수은의흡착이나흡착 - 7 -
한 수은이 이탈할 위험이 있다. e. 흡수 셀 안지름 20 mm~30 mm, 길이 100 mm ~300 mm의 석영유리관 또는 염화비닐관의 양 끝에 석영유리관을 접착한다. 이 시험에 사용하는 유리기구류는 따뜻한 질산 (1:2) 으로 세척하고, 다시 정제수로 세척 한다. 5.5.3 시험 용액의 조제 방법 5.3.3과 같다. 5.5.4 시험방법시험용액 100 ml를정확히검수병에옮기고정제수로전량을 150 ml로하여이것을검액으로한다. 따로수은표준액의적당량 (0.5 ml~10 ml) 을몇개의검수병에넣고, 질산 8 ml를가하고정제수로전량을 150 ml로하고, 별도의검수병에질산 8 ml를가하고정제수로전량을 150 ml로하여, 이것을표준액및바탕시험액으로한다. 다음에검액, 표준액및바탕시험액에수산화나트륨용액 20 ml, 황산구리용액 2 ml 및염화제일주석용액 3 ml를가하고, 순환장치에연결한후 20 초~30 초간천천히흔들어혼합한다 ( 개방송기방식의경우는검수병의통기관에각각마개를부착하고수산화나트륨용액 20 ml, 황산구리용액 2 ml 및염화제일주석용액 3 ml를가하여마개를막고약 2분간격렬하게흔들어혼합하여, 검수병내공기중의수은증기가평형에달한후송기장치에연결한다 ). 다이어프램펌프를작동시켜공기를순환시키고 ( 개방송기방식의경우는공기를송기한다 ). 원자흡광광도계또는수은분석계의측정방법에따라수은중공음극램프를사용하여파장 253.7 nm의흡광도를측정한다. (11) 여기에서얻어진검액의흡광도로부터검량선에의해검액중의수은의mg양 (a) 을구하고다음식에따라수은 (mg/kg) 을구한다. 수은 (Hg mg/kg) = 시료 주 ( 11 ) 건조제는매회새것을사용한다. - 8 -
한국상하수도협회표준 KWWA 수도용 폴리아크릴아미드 Polyacrylamide for water works KWWA M 108 제정자 : 한국상하수도협회장제정 : 1989 년 11 월 16 일심의부회 : 표준화심의위원회개정 : 2009 년 06 월 18 일 한국상하수도협회서울시마포구아현동 711-2( 환일길 13) 전화 : (02) 3156-7781