NBR 13934 de 1997 Determinacao de ferro em água pelo metodo colorimetrico

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Água - Determinação de ferro - Método
colorimétrico da ortofenantrolina
Palavras-chave: Água. Ferro. Método da ortofenantrolina 3 páginas
Origem: Projeto 01:602.03-016/1995
CEET - Comissão de Estudo Especial Temporária de Meio Ambiente
CE-01:602.03 - Comissão de Estudo de Análises Inorgânicas
NBR 13934 - Water - Iron determination phenanthroline colorimetric method -
Method of test
Descriptors: Water. Iron. Phenanthroline method
Esta Norma cancela e substitui as NBR 10376/1988 e NBR 10469/1988
Válida a partir de 29.09.1997
NBR 13934 AGO 1997
Método de ensaio
SUMÁRIO
1 Objetivo
2 Documento complementar
3 Definições
4 Aparelhagem
5 Execução do ensaio
6 Resultados
1 Objetivo
1.1 Esta Norma prescreve o método colorimétrico da orto-
fenantrolina para a determinação de ferro total, ferro so-
lúvel, ferro férrico e ferro ferroso em amostras de águas
naturais, águas minerais e de mesa, de abastecimento,
residuárias domésticas e industriais.
1.2 Este método aplica-se para determinação das di-
versas formas de ferro em concentrações de 0,02 mg/L a
4,0 mg/L.
Notas: a)Para concentrações superiores a 4,0 mg/L é ne-
cessário diluir a amostra.
b) Este método não se aplica à determinação de ferro em
água de mar.
2 Documento complementar
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
NBR 9898 - Preservação e técnicas da amostragem
de efluentes líquidos e corpos receptores - Proce-
dimento
3 Definições
Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições
de 3.1 a 3.4.
3.1 Ferro total
Porção de ferro constituída por ferro solúvel e ferro
insolúvel nos estados bivalente e trivalente.
3.2 Ferro solúvel
Porção de ferro que permanece na amostra após filtração
por membrana de 0,45 µm.
3.3 Ferro ferroso
Porção de ferro solúvel que se encontra no estado
bivalente.
3.4 Ferro férrico
Porção de ferro presente na amostra que se encontra no
estado trivalente.
4 Aparelhagem
A aparelhagem necessária à execução do ensaio é a
seguinte:
a) pipetas graduadas de diversos volumes;
b) pipetas volumétricas de diversos volumes;
2 NBR 13934/1997
c) balões volumétricos de diversos volumes;
d) frascos de Erlenmeyer de 250 mL, boca estreita;
e) tubos de Nessler graduados, de 100 mL, forma
alta;
f) filtro de membrana 0,45 µm;
g) espectrofotômetro para uso a 510 nm, com
cubetas de 10 mm, 20 mm e 50 mm;
h) cápsula de porcelana, platina ou sílica, de
100 mL;
i) forno mufla;
j) conjunto filtrante para filtro de membrana.
Nota: Toda a vidraria deve ser previamente lavada com ácido
clorídrico diluído 1:1 e água destilada isenta de ferro.
5 Execução do ensaio
5.1 Princípio do método
O ferro deve ser solubilizado e reduzido ao estado ferroso
por ebulição com ácido e hidroxilamina, reagindo em
seguida com 1,10 fenantrolina, em pH 3,2 a 3,3. Três mo-
léculas de ortofenantrolina formam com uma molécula
de ferro ferroso um complexo vermelho alaranjado. A in-
tensidade de cor é proporcional à concentração de ferro,
sendo lida em espectrofotômetro a 510 nm.
5.2 Reagentes e soluções
Nota: Usar água destilada ou deionizada isenta de ferro para
preparar reagentes e soluções.
5.2.1 Ácido clorídrico, HCl, concentrado, p.a.
5.2.2 Reativo de hidroxilamina
Dissolver 10 g de cloridrato de hidroxilamina, p.a.,
NH2OH.HCl, em 100 mL de água destilada.
5.2.3 Solução-tampão de acetato de amônio
Dissolver 250 g de acetato de amônio p.a., NH4C2H3O2,
em 150 mL de água destilada. Adicionar 700 mL de ácido
acético glacial p.a., CH3COOH, e diluir a 1000 mL.
5.2.4 Solução de ortofenantrolina
Dissolver 0,1 g de 1,10 fenantrolina monoidratada p.a.,
C12H8N2.H2O em 100 mL de água destilada, com agitação
e aquecimento a 80°C, sem ferver.
Notas: a)Não é necessário aquecimento se forem adicionadas
duas gotas de ácido clorídrico concentrado (5.2.1) na
água destilada.
b)Armazenar em frasco de vidro âmbar e descartar se a
solução escurecer.
c)1 mL deste reagente é suficiente para 0,1 mg de ferro.
5.2.5 Solução de permanganato de potássio 0,1 N
Dissolver 0,32 g de permanganato de potássio p.a., KMO4,
em 100 mL de água destilada. Aquecer levemente para
melhor dissolução.
5.2.6 Solução-estoque de ferro
Adicionar lentamente 20 mL de ácido sulfúrico con-
centrado p.a., H2SO4, a 100 mL de água destilada e
dissolver 0,7022 g de sulfato ferroso amoniacal he-
xaidratado p.a., Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O. Após total disso-
lução, adicionar gotas de solução de permanganato
0,1 N (5.2.5) até que persista uma leve coloração rósea.
Diluir até 1000 mL com água destilada.
Nota: 1 mL contém 0,10 mg de Fe.
5.2.7 Solução-padrão de ferro
Pipetar 50 mL da solução-estoque de ferro (5.2.6) em um
balão volumétrico de 500 mL. Diluir até a marca com
água destilada.
Notas: a) 1 mL contém 0,01 mg de Fe.
b) Todos os reagentes devem ter um baixo teor de ferro.
A solução-tampão de acetato de amônio (5.2.3) e a
solução-estoque de ferro (5.2.6) são estáveis. As so-
luções de hidroxilamina (5.2.2) e ortofenantrolina (5.2.4)
são estáveis por alguns meses. A solução-padrão de
ferro (5.2.7) não é estável e deve ser preparada no
momento do uso.
5.3 Interferentes
5.3.1 Cianetos, nitritos e fosfatos interferem no presente
método. Os polifosfatos interferem mais que os ortofos-
fatos, mas a digestão ácida converte os polifosfatos e re-
move os cianetos e nitritos.
5.3.2 Cromo e zinco interferem em concentrações su-
periores a dez vezes a do ferro e podem ser eliminados
adicionando quantidades maiores de ortofenantrolina.
5.3.3 Cobalto e cobre interferem em concentrações acima
de 5 mg/L e níquel acima de 2 mg/L.
5.3.4 Bismuto, cádmio, mercúrio, molibdênio e prata pre-
cipitam a ortofenantrolina.
5.3.5 Elevados teores de cor e matéria orgânica podem
ser removidos através da evaporação da amostra e cal-
cinação gradativa do resíduo em cápsula de sílica, por-
celana ou platina. Estes devem ser previamente fervidos
com ácido clorídrico 1:1, por várias horas. O resíduo deve
ser redissolvido em ácido.
5.3.6 Agentes oxidantes fortes interferem e são eliminados
por adição de excesso de hidroxilamina.
5.4 Procedimento
5.4.1 Coleta da amostra
As amostras devem ser coletadas conforme a NBR 9898.
NBR 13934/1997 3
5.4.2 Ferro total
5.4.2.1 Pipetar volumetricamente 100 mL de amostra, ou
uma alíquota diluída a 100 mL e transferir para frasco de
Erlenmeyer de 250 mL.
5.4.2.2 Adicionar 4 mL de ácido clorídrico concentrado
p.a. (5.2.1) e 2 mL de reativo de hidroxilamina (5.2.2), e
aquecer até a ebulição. Para assegurar a total dissolução
do ferro, manter a ebulição até que o volume seja redu-
zido a 15 mL - 20 mL.
Nota: Se a amostra for calcinada como indicado em 5.3.5,
dissolver o resíduo com 4 mL de ácido clorídrico
concentrado (5.2.1) e 10 mL de água destilada.
5.4.2.3 Esfriar até temperatura ambiente e transferir para
um tubo de Nessler ou balão volumétrico de 100 mL.
5.4.2.4 Adicionar 10 mL da solução-tampão de acetato de
amônio (5.2.3) e 4 mL de solução de ortofenantrolina
(5.2.4).
5.4.2.5 Diluir até a marca de 100 mL com água destilada.
Agitar bem e deixar repousar por 10 min para que ocorra
o desenvolvimento da cor.
Nota: Preparar outra amostra com o procedimento descrito em
5.4.2.1 a 5.4.2.5, com exceção da adição da solução de
ortofenantrolina. Esta amostra deve ser usada no lugar
da água destilada para acertar 100% de transmitância de
absorbância zero.
5.4.3 Ferro solúvel
Deixar decantar a amostra e passar o sobrenadante
através de 0,45 µm. Desprezar os primeiros 25 mL e
proceder de acordo com 5.4.2.1 a 5.4.2.5.
5.4.4 Ferro ferroso
5.4.4.1 Coletar a amostra em frasco de vidro com selo
d’água, sem deixar bolhas no interior do frasco, previa-
mente adicionado de 2 mL de ácido clorídricoconcentrado
(5.2.1) para cada 100 mL da amostra.
5.4.4.2 Em tubo de Nessler ou balão volumétrico de
100 mL, adicionar 50 mL de amostra, 10 mL de solução-
tampão de acetato de amônio (5.2.3) e 20 mL de solução
de ortofenantrolina (5.2.4). Agitar vigorosamente e elevar
o volume a 100 mL com água destilada.
Notas: a)Com a presença de excesso de fenantrolina, o
desenvolvimento da cor é imediato.
b)O volume de ortofenantrolina é recomendado para
concentrações de até 50 µg de ferro total; se quan-
tidades maiores estiverem presentes, usar volume
maior de ortofenantrolina ou solução mais concentrada.
5.4.4.3 Fazer leitura da intensidade de cor entre 5 min a
10 min, sem exposição a luz solar, a 510 nm.
5.4.5 Construção da curva-padrão
5.4.5.1 Preparar soluções de várias concentrações de
ferro, fazendo diluições da solução-padrão (5.2.7) em
balões volumétricos conforme as Tabelas 1 e 2.
Tabela 1 - 510 nm, cubeta de 50 mm
Concentração de mL de solução (padrão de ferro) e
Fe mg/L elevar a 100 mL com água destilada
0,0 (branco) 0,0
0,2 2,0
0,4 4,0
0,6 6,0
0,8 8,0
1,0 10,0
Tabela 2 - 510 nm, cubetas de 10 mm ou 20 mm
Concentração de mL de solução (padrão de ferro) e
Fe mg/L elevar a 100 mL com água destilada
0,0 (branco) 0,0
0,5 5,0
1,0 10,0
2,0 20,0
3,0 30,0
4,0 40,0
5.4.5.2 Tratar cada uma destas soluções conforme 5.4.2.2
a 5.4.2.5, utilizando o branco para ajustar absorbância
zero ou transmitância em 100%. Obtém-se assim a curva-
padrão para determinação de ferro total.
5.4.5.3 Para determinação de ferro ferroso, tratar cada
uma dessas soluções-padrão conforme 5.4.4.2 e 5.4.4.3.
5.4.5.4 Construir em cada caso uma curva, transmitância
ou absorbância x mg/L Fe.
Notas: a)A curva de calibração vale para um determinado apa-
relho e deve ser feita nova curva cada vez que forem
preparados ou utilizados novos reagentes, ou for feita
alguma alteração no aparelho.
b)Opcionalmente pode-se fazer a regressão linear dos
pares transmitância ou absorbância x concentração e
com a equação obtida elaborar uma tabela.
6 Resultados
6.1 A concentração de ferro em mg Fe/L deve ser lida di-
retamente na curva-padrão. A precisão depende do mé-
todo utilizado para coleta e armazenamento da amostra,
da concentração do ferro, da presença de interferentes
que dão cor, turbidez e íons estranhos. Em geral, as me-
dições fotométricas em condições ótimas podem ter uma
variação de 1%.
6.2 No caso de diluições da amostra, corrigir o resultado
final com o fator de diluição correspondente.
6.3 O ferro férrico pode ser calculado pela diferença entre
o ferro total e o ferro ferroso.
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