Qualité de l'eau : Dosage d'éléments métalliques par spectrométrie

© AFNOR 1998 AFNOR 1998 1er tirage 98-07-F
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ISSN 0335-3931
FD T 90-112
Juillet 1998
Indice de classement : T 90-112
Édité et diffusé par l’Association Française de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Défense Cedex
Tél. : [phone] — Tél. international : + 33 1 42 91 55 55
ICS : 13.060.01
Qualité de l’eau
Dosage de huit éléments métalliques
(Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Pb)
par spectrométrie d’absorption atomique
dans la flamme
Méthodes de dosage directe et après complexation et extraction
E : Water quality — Determination of eight metallic elements (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,
Ag, Pb) by flame atomic absorption spectrometry — Direct and after complexing
and extraction determination methods
D : Wasserbeschaffenheit — Bestimmung von acht Metallelementen (Mn, Fe, Co,
Ni, Cu, Zn, Ag, Pb) durch Flammenatomabsorptionsspektrometrie — Direktes
Bestimmungsverfahren sowie nach Komplexierung und Extraktion
Fascicule de documentation
publié par l’AFNOR en juillet 1998.
Remplace le fascicule de documentation de même indice, de novembre 1996.
Correspondance Le présent document est équivalent à la norme internationale ISO 8288:1986, avec
des modifications rédactionnelles.
Analyse Le présent document s’adresse aux laboratoires ayant à doser certains éléments
minéraux dans la plupart des types d’eaux.
Descripteurs Thésaurus International Technique : essai des eaux, eau, analyse chimique,
dosage, métal, manganèse, fer, cobalt, nickel, cuivre, zinc, argent, plomb, spectro-
métrie d’absorption atomique.
Modifications Par rapport au document remplacé, les éléments chrome et cadmium ont été suppri-
més en raison de l’existence de normes spécifiques pour ces éléments.
Corrections
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Avant-propos
Compte tenu de l’existence de normes françaises monoélément reproduisant des normes européennes pour le
dosage du chrome (NF EN 1233) et du cadmium (NF EN ISO 5961), il a été décidé de procéder à une nouvelle
publication du fascicule de documentation FD T 90-112, ne prenant pas en compte les éléments chrome et cad-
mium.
Ce fascicule de documentation permet de mettre à la disposition des laboratoires une méthode de dosage pour
les éléments qui ne sont pas couverts à ce jour par des méthodes monoélément.
Le présent document est en conformité, avec des modifications rédactionnelles, avec la norme ISO 8288 pour ce
qui concerne le dosage du cobalt, du zinc, du nickel, du plomb et du cuivre, la norme internationale ne traitant pas
du dosage du fer, du manganèse ni de l’argent.
1Domaine d’application
Le présent document décrit deux méthodes de dosage dans les eaux, par spectrométrie d’absorption atomique
dans la flamme, des huit éléments métalliques suivants : manganèse, fer, cobalt, nickel, cuivre, zinc, argent et
plomb.
Il comporte :
— une méthode de dosage directe (voir article 3) ;
— une méthode de dosage après complexation et extraction (voir article 4).
2Références normatives
Ce document comporte par référence datée ou non datée des dispositions d’autres publications. Ces références
normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-après. Pour les
références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l’une quelconque de ces publications ne s’appli-
quent à ce document que s’ils y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non datées,
la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s’applique.
T 01-040,
Méthodes d’analyse par spectroscopie — Émission de flamme, absorption atomique et fluorescence
atomique — Vocabulaire bilingue.
T 01-041, Spectrométrie d’absorption atomique — Introduction à son emploi.
NF ISO 5725-2, Application de la statistique — Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de
mesure — Partie 2 : Méthode de base pour la détermination et la répétabilité et de la reproductibilité d’une
méthode de mesure normalisée (indice de classement : X 06-041-2).
3Méthode de dosage directe
3.1 Domaine d’application
La méthode de dosage directe par spectrométrie d’absorption atomique dans la flamme est applicable quand les
concentrations des éléments à doser sont relativement élevées et lorsqu’il n’y a pas d’interférences notables.
Les concentrations dosables varient en fonction des caractéristiques de l’appareillage utilisé, mais sont générale-
ment de l’ordre de celles indiquées dans le tableau 1 ci-après :
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3.2 Principe
Nébulisation dans la flamme d’un spectromètre d’absorption atomique d’une prise d’essai de l’échantillon (ou de
l’échantillon dilué).
Détermination directe de la concentration de chaque élément à l’aide d’une courbe d’étalonnage, soit à partir
de l’absorbance spécifique de chacun des éléments à l’aide d’un spectromètre équipé d’un système de correc-
tion de fond continu, ou, en l’absence d’un tel système, après avoir effectué une correction pour l’absorbance
non spécifique.
3.3 Réactifs
Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue, de façon à ce que leur emploi n’affecte pas la pré-
cision du dosage. L’eau utilisée doit être déionisée ou distillée et ne doit pas contenir de métaux à des concentra-
tions détectables par l’analyse d’un essai à blanc.
3.3.1 Acide nitrique, ρ20 = 1,4 g/ml
3.3.2 Acide nitrique,
c (HNO3) ≈ 1,5 mol/I
Ajouter 100 ml d’acide nitrique (voir 3.3.1) à 600 ml d’eau et diluer à 1 000 ml.
3.3.3 Acide nitrique,
c (HNO3) ≈ 0,03 mol/I
Ajouter 1 mI d’acide nitrique concentré (voir 3.3.1) à 400 ml d’eau et diluer à 500 ml avec de l’eau.
3.3.4 Métaux, solutions étalons correspondant à 1,000 g de métal par litre
Pour chacun des éléments à doser, peser selon le cas (voir ci-dessous) soit 1,000 g de métal pur, soit une quantité
d’un sel de ces éléments permettant d’obtenir 1,000 g de métal :
— manganèse préparé à partir de métal ;
— fer préparé à partir de métal ;
— cobalt préparé à partir de métal ;
— nickel préparé à partir de métal ;
— cuivre préparé à partir de métal ;
— argent préparé à partir de nitrate d’argent ;
— plomb préparé à partir de métal.
Tableau 1
Éléments dosés Domaine de dosage
mg/l
Manganèse 0,05 à 4
Fer 0,1 à 10
Cobalt 0,1 à 10
Nickel 0,1 à 10
Cuivre 0,05 à 6
Zinc 0,05 à 2
Argent 0,05 à 4
Plomb 0,2 à 10
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Dissoudre le métal ou le sel pesé dans de l’acide nitrique (voir 3.3.1) en chauffant jusqu’à dissolution complète.
Laisser refroidir et transférer dans une fiole jaugée de 1 l. Compléter au volume avec de l’eau et homogénéiser.
Conserver les solutions étalons dans des flacons en verre borosilicaté à l’abri de la lumière.
1 ml de chacune de ces solutions contient 1,00 mg de métal.
NOTE Des solutions prêtes à l’emploi sont disponibles dans le commerce.
3.4 Appareillage
Matériel courant de laboratoire et spectromètre d’absorption atomique, équipé de lampes à cathode creuse ou
de lampes à champ haute fréquence sans électrode appropriées aux métaux à doser, d’un dispositif ou de lampes
permettant la correction de l’absorbance non spécifique et d’un ensemble «nébuliseur-brûleur» à flamme acéty-
lène-air.
Respecter les instructions du constructeur pour le réglage des paramètres instrumentaux.
Toute la verrerie utilisée doit être soigneusement trempée dans l’acide nitrique (voir 3.3.2) puis rincée à l’eau.
3.5 Échantillons
Les échantillons doivent être prélevés dans des flacons en polyéthylène et être acidifiés à pH < 2 dès le prélève-
ment à l’aide d’acide nitrique (voir 3.3.1) (en général une acidification à 0,5 % (
V/V ) convient). Les flacons
d’échantillonnage doivent être préalablement lavés à l’acide nitrique (voir 3.3.2) puis rincés à l’eau.
Dans le cas où l’on ne veut doser que les métaux dissous, filtrer les échantillons dès leur prélèvement sur une
membrane filtrante de 0,45 µm de diamètre moyen de pore, préalablement lavée à l’acide nitrique (voir 3.3.2), et
acidifier immédiatement le filtrat comme précédemment.
3.6 Mode opératoire
3.6.1 Prise d’essai
Dans une fiole jaugée de 100 mI, introduire une prise d’essai de l’échantillon acidifié (voir 3.5) de façon à obtenir
une solution d’essai dont la concentration se situe dans le domaine de dosage de l’élément analysé (voir 3.1).
Compléter au volume avec de l’eau.
3.6.2 Essai à blanc
Effectuer, parallèlement au dosage, un essai à blanc en suivant le même mode opératoire et en utilisant les
mêmes quantités de tous les réactifs que pour l’échantillonnage et le dosage, mais en remplaçant la prise d’essai
par de l’eau.
3.6.3 Préparation des solutions d’étalonnage
Avant chaque série de mesures, préparer, à partir de chacune des solutions étalons (voir 3.3.4), au moins quatre
solutions d’étalonnage couvrant, pour chaque élément considéré, la gamme des concentrations à doser.
Préparer ces solutions d’étalonnage par dilution des solutions étalons (voir 3.3.4) avec de l’acide nitrique (voir 3.3.3).
3.6.4 Étalonnage et dosage
Procéder comme suit pour chacun des métaux à doser. Avant d’effectuer les mesures spectrométriques, installer
le spectromètre selon les instructions du constructeur en aspirant une solution étalon (voir 3.6.3) du métal à doser
et en fonction des indications du tableau 2 ci-dessous. Régler les conditions de nébulisation et de flamme (débit
d’aspiration, nature de la flamme, position du faisceau optique dans la flamme). Ajuster le zéro instrumental avec
de l’eau.
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Pour chaque métal à doser, aspirer la gamme des solutions d’étalonnage (voir 3.6.3) et, comme terme zéro, la
solution d’essai à blanc (voir 3.6.2). Tracer une courbe en portant les concentrations en métal, en milligrammes
par litre, des solutions d’étalonnage en abscisse et les valeurs correspondantes de l’absorbance en ordonnée. Il
est recommandé de vérifier la courbe d’étalonnage, par exemple en mesurant l’absorbance d’une solution étalon
tous les cinq échantillons.
Nébuliser la prise d’essai (voir 3.6.1) dans la flamme du brûleur.
Mesurer l’absorbance du métal dosé et, après chaque mesure, aspirer de l’acide nitrique (voir 3.3.3) afin de rincer
le nébuliseur.
NOTE Si le spectromètre utilisé n’est pas équipé d’un système de correction de fond continu qui lui fournit automatique-
ment un signal correspondant à l’absorbance spécifique
A de l’élément recherché, il est nécessaire de mesurer l’absor-
bance non spécifique
A
0. Pour cela, on peut opérer comme suit.
Choisir une raie, proche de la raie de l’élément considéré, non absorbée par cet élément et telle que la différence entre les
longueurs d’onde de ces deux raies n’excède pas 1 nm.
Utiliser (voir tableau 3 ci-dessous) une raie du gaz de remplissage d’une lampe à cathode creuse (argon ou néon) ou une
raie émise par une lampe à cathode creuse au zirconium, ou une lampe au deutérium.
Mesurer l’absorbance
A
0 correspondant à cette raie, en nébulisant à nouveau une prise d’essai de l’échantillon.
Calculer l’absorbance spécifique :
A = A
1
– A
0
où :
A
1est l’absorbance totale à la longueur d’onde d’analyse.
Les caractéristiques de flamme et les énergies fournies par les lampes doivent rester semblables pendant les mesures des
absorbances
A
1 et
A
0.
Tableau 2
Élément à doser Longueur d’onde
nm Flamme
Manganèse 279,5 acétylène-air oxydante
Fer 248,3 acétylène-air oxydante
Cobalt 240,7 acétylène-air
Nickel 232,0 acétylène-air oxydante
Cuivre 324,7 acétylène-air oxydante
Zinc 213,8 acétylène-air
Argent 328,1 acétylène-air
Plomb 283,3 acétylène-air
217,0
Tableau 3
Élément Mesure de
A
1
longueur d’onde
nm
Mesure de
A
0
longueur d’onde
nm
Manganèse 279,48 279,2 (Zr)
Fer 248,32 248,0 (D)
Cobalt 240,72 241,0 (D)
Nickel 232,00 232,0 (D)
Cuivre 324,75 325,0 (Zr)
Zinc 213,86 241,0 (D)
Argent 328,07 327,9 (Zr)
Plomb 283,30 283,7 (Zr)
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