Dissolution of vanadium pentoxide using microwave digestion system for determination of vanadium by ICP-AES

(1)

& TECHNOLOGY Vol. 23, No. 6, 511-517, 2010

ICP-AES로 바나듐 측정을 위한 마이크로파 용해 장치를 이용한 오산화바나듐 용해

최광순

^★

·박양순·김연희

¹

·한선호·송규석

한국원자력연구원 원자력화학연구부, ¹파낙스이텍 (2010. 8. 13. 접수, 2010. 11. 16. 승인)

Dissolution of vanadium pentoxide using microwave digestion system for determination of vanadium by ICP-AES

Kwang-Soon Choi^★, Yang-Soon Park, Yeon-Hee Kim¹, Sun-Ho Han and Kyuseok Song

Nuclear Chemistry Research Division, Korea Atomic Energy Research Institue, 1045 Daedeok-daero, Yuseong, Daejon 305-353, Korea

1

Panax E-tec, Yongsan-dong, Yuseong, Daejon 305-500, Korea (Received August 13, 2010; Accepted November 16, 2010)

요 약:황산제조및그외에많은유기화합물을산화시키는 촉매제로널리이용되고있는공업용오 산화바나듐의용해방법을연구하였다. 오산화바나듐시약은왕수-H2O2-HF로완전히용해되었으나판상 모양의오산화바나듐시료는혼합산에완전히용해되지않아시료전처리방법을확립할필요가있다.

따라서본연구에서는산처리법과용융법을혼용한방법및마이크로파용해장치를이용한용해법을 비교분석하여바나듐화합물의용해성을조사하였다. 바나듐화합물은왕수, 플루오르화수소산및과산 화수소의혼합산으로녹이는것이최적이었으며, ^두^용해^방법^중^{마이크로파}^용해^장치를^이용한^용해

법이분석의신속성을고려하면보다유용한방법으로판단되었다. 마이크로파용해장치로용해한다음 유도결합플라스마원자방출분광법으로측정한결과바나듐산화물(V²O⁵) 함량은 97.9±0.9%이었다.

Abstract: Dissolution procedure of vanadium pentoxide, which is widely used as a catalyst for production of sulfuric acid or an oxide reaction of the numerous organic compounds, was investigated. Reagent of vanadium pentoxide was completely dissolved in aqua regia-H2O2-HF solution, but plate type of vanadium pentoxide sample was not clearly dissolved with mixed acids. Thus, in order to establish the dissolution procedure for plate type of vanadium pentoxide, the solubility of vanadium pentoxide was investigated through comparison of acid treatment-fusion and microwave digestion methods. The optimized acid for dissolution of vanadium compound was found to be mixing acids of aqua regia, H2O2 and HF. Acid-fusion and microwave digestion methods have a similar property in the solubility of vanadium compound, but the latter was more quick and convenient procedure. The content of vanadium pentoxide was found to be 97.9±0.9% using an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer after dissolution of a sample with the microwave digestion system.

Key words: Vanadium pentoxide, microwave digestion system, acid-fusion, ICP-AES

★

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1. 서 론

바나듐은흰색의부드러우며연성이좋은금속으로 질산등과쉽게 산성산화물을형성하여오렌지색의 오산화바나듐(V²O⁵)^과 ^진한 ^녹색의 ^{삼산화바나듐}

(V²O³)으로산화된다. 그리고자연계에존재하는방사

성동위원소는 ⁵⁰V (0.25%) 및 ⁵¹V (99.75%)으로 보고 되고있다. 생산된대부분의오산화바나듐은철의합 금및페로바나듐(Fe-V)으로가공하여사용하거나, 공 구강(tool steels)과고속도강(high speed steels) 제조할 때첨가제로 사용한다. 바나듐금속은구조적견고성 및중성자흡수단면적이작아원자력분야에유용하게 쓰인다. ^또한^{오산화바나듐은}^{접촉법으로}^황산을^제조

할목적으로원료물질인 SO³^를^얻기^위하여 SO²^를

공기와반응하여 SO³^로^산화시킬^때^촉매로^사용되거

나, ^{나프탈렌이나} o-^자일렌을^산화시켜 PVC ^원료인 phthalic anhydride를제조할때촉매로사용된다¹. 일 반적으로강철에바나듐을소량만첨가해도그강철 은표면구조를미세하게해매끄러워지고탄소와반 응해탄화물을 만들어단단하고, 충격이나 휘어짐을 유연하게흡수하며, 쉽게마모되지않는다.

바나듐산화물은 +2가부터 +5가까지 알려졌으며, V2O2, V2O3, V2O4및 V2O5산화물의색은각각 회색,

검은색, ^진한남색^및 yellow-red^로^존재한다. ^바나듐산

화물중에서오산화바나듐이가장안정하며따뜻한 공기와접촉하면산화물에따라빠르거나느리게오 산화바나듐으로산화된다.¹^{오산화바나듐은}^염산이나

묽은황산및알칼리용액에대한저항성이있고, 질산 및진한황산에대해비교적반응성이 높은것으로 알려져있다. 한편유도결합플라스마원자방출분광

법(ICP-AES)은낮은검출한계, 넓은범위의검정선의

직선성, 다원소동시분석및낮은매트릭스간섭과같 은장점때문에암석,²합금,³지하수^4-6및식품^7,8중 의금속및비금속원소정량에많이이용되고있다.

고체 시료를 ICP-AES^로 ^측정할 ^때^레이저 ablation

방법으로시료를주입하여용해과정없이바로성분 원소 함량을 측정할 수도 있지만 일반적으로 ICP-

AES로정량하기위해서는먼서고체시료를녹여불

용성잔류물이없는투명한용액으로만들어야한다.

본연구에서는공업용오산화바나듐의순도를 ICP- AES로확인하기위하여오산화바나듐시료의용해방 법을검토하였다. 1:1 황산과수방울의플루오르화수 소산으로 V2O5를용해하는방법이알려져있으나,¹황

산은점도가높아 ICP-AES을사용할때문제가있으

므로이방법은용해방법으로고려하지않았다. 불순 물때문인지아니면결정구조의차이때문인지그이 유를알수없지만오산화바나듐시약은가열판에서 왕수-H²O²-HF^로^완전히^{용해되었으나}^판상^모양의^오

산화바나듐시료는위의혼합산으로완전히용해되지 않았다. 따라서시료를완전히용해하기위하여첫번 째로판상모양의오산화바나듐시료를왕수및과산 화수소수와함께 가열판위에서녹이고불용성잔류 물에플루오르화수소산을첨가하여실리카를녹인다 음, 불용성잔류물은리튬염으로용융하였다. 두번째 방법은밀폐된용기를사용하여높은온도와 압력을 유지할수있어원소가용해될 때휘발을 방지할수 있을뿐만아니라용해도빨리할수있는마이크로파 용해장치를사용하였다. ^{마이크로파}^{용해장치를}^사용

하여오산화바나듐시료를녹이기위한최적의용해

조건을확립한다음, ICP-AES ^및 AAS^으로^바나듐을

포함한주성분및부성분원소들을정량하였다.

2. 실 험

2.1. 기기 및 장치

ICP-AES는순차형의 Horiba Jobin Yvon사 (Ultima

2 C, France) 제품을사용하였으며, ICP-AES의제원

과측정조건은 다른논문⁹에기술하였다. 190 nm ^이

하의파장을 사용할때공기중의산소의 영향을줄 이기위하여분광기내부는질소로퍼징하였다. ^시료

에플루오르화수소산이있으므로 Miramist ^분무기를

사용하여연동펌프로주입하였고플루오르화수소산에 견딜수있는 cyclonic 분무함과 sheath device를사용 하였다. 마이크로파 용해장치 및 AAS는 각각

Milestone사 (MLS-1200 MEGA, Italy) 제품과 Perkin-

Elmer사 (AA400, USA)의제품을 사용하였다. 황은

Eltra사 (CS800 Eltra, Neuss, Germany) 제품을사용 하여고체상태로측정하였다. X-ray diffraction (XRD)

패턴은 Siemens^사(D 5000, Germany) ^제품을 CuK^α (^λ=1.540598 Å) ^및^스캔속도2^θ=1.2°/min^으로^사용하였

다. ^전기로는 Fisher Scientific^사의 ^제품을^그리고^백

금도가니는희성금속사의제품을사용하였다. 비커는

Nalge사의 Teflon PFA (perfluoroalkoxy) 재질로용액이

없는상태로 170 ^oC에서 60분동안가열하여도변형이

일어나지않는 100 mL 용량의제품을사용하였다.

2.2. 시약 및 표준 검정용액 제조

염산, 질산, 과산화수소 및 플루오르화수소산은

(3)

Merck사제품을정제하지않고그대로 사용하였다. Lithium tetraborate (Li²B⁴O⁷)^와 lithium metaborate

(LiBO²)^가 50:50 (w/w)^으로 ^혼합되어 ^있는 ^융제는

Chemplex^사의 ^제품을, ^그리고^공업용^{오산화바나듐}

시료는우리부서에 의뢰한것을사용하였다. ^시료를

용해한다음회수율을측정할때바나듐산화물의표

준물을구할수없으므로 Sigma-Aldrich사의 vanadium

(V) oxide 시약 (98%+)을시료와동일방법으로용해

한다음회수율을측정하였다. 검정곡선을그리기위 한 V, P, Si, Fe, Na 및 K의표준용액은모두 Spex사

의 1000 mg/L의제품을사용하였다. 바나듐표준용액

은 100 mg/L을 그리고 Fe, P 및 Si은 각각 10 mg/L

로혼합되어있는용액을만들어두점으로검정곡선 을작성하였다. Na ^및 K^같이^이온화^에너지가^낮은

알칼리금속은 ICP-AES^로^측정할^때^{검출한계가}^높기

때문에 AAS^로^{측정하였다}. ^{검정곡선을}^그리기^위한 Na ^및 K ^각각의^{표준용액은} 0, 0.05, 0.1, 0.5, 1.0 mg/

L와 0, 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 mg/L로만들어 다섯점으로 검정곡선을작성하였다. 또한실험에사용한증류수

(distilled and demineralized water, DDW)는 Millipore

Milli-Q를통과한 2차증류수로서비저항이 18.2 MΩ·

cm 이상이었다.

2.3. 오산화바나듐(V2O5) 시료 용해

Fig. 1^과^같은^판상 ^모양의 ^시료를 ^먼저^막자사발

로분쇄하고 오븐에서 건조한다음, ^바나듐 ^화합물

을녹이기위하여 두가지 방법으로실험하였다. ^첫

번째로약 0.1 g의시료를 Teflon PFA 재질의 비커

에넣고 왕수 16 mL와 과산화수소산 0.5 mL을가

하여가열판위에서 서서히가열하여용해시키고실

온에서비커를식힌 다음 플루오르화수소산 0.5 mL

을가하여 실리카를 녹였다. 불용성잔류물은 거름

종이(Whatman No.42)로 걸렀다. 거름종이와 불용

성잔류물은 무게를 알고 있는 백금 도가니에 넣고

980 ^oC를유지하는전기로에서강열하여태운 다음,

불용성 잔류물의 양을 알기 위하여 실온까지 식힌 후도가니를 포함한무게를 측정하였다. ^회화 ^잔류

물은 0.5 g^의 Li²B⁴O⁷:LiBO²(50:50, w/w)^과^잘 ^섞은

다음, 1020 ^oC^를 ^유지하는 ^전기로에 ^넣어 3-4^시간

동안용융시킨 후 묽은질산(1:1, v/v) 40 mL로녹

이고증류수로 50 mL가되게하였다.

두번째로약 0.05 g의시료를마이크로파용해용

TFM (tetrafluorometoxil) 용기에 넣고가열판 위에서

왕수 16 mL과과산화수소산 0.5 mL을서서히가하여

용해시킨다. TFM을실온까지식힌후플루오르화수 소산을 4방울(약 0.08 mL) 가하여 잘섞은다음, 이 용기를마이크로파용해장치에넣고Table 1과같은 마이크로파용해조건에서시료를녹였다. ^용기가^식

은다음내용물의녹은정도를관찰하고완전히녹은

것이확인되면 50 mL ^부피^{플라스크로}^옮기고^증류

수로 50 mL가되게한다음바나듐을포함한성분원

소를 ICP -AES와 AAS로측정하였다.

2.4. 성분 원소의 파장선택

분석 파장이분광학적간섭을받는지확인하기위 하여두종류의표준용액을만들었다. 먼저바나듐이 없이 Fe, P 및 Si은각각 0.1 mg/L로혼합된표준용

액을, ^그리고 ^주성분인 V^의 ^농도는 100 mg/L^이고

Fe, P ^및 Si^은^각각 0.1 mg/L^로^혼합된^표준^용액을

제조하였다. ^두^종류의 ^{혼합표준용액을}^각각^주입한

상태에서각각의원소에대하여 2~3^개의^{분석파장의}

스펙트럼을얻은다음각원소에대한두스펙트럼을 비교하여분광학적간섭을 조사하였다. 원소에따라

각각다르지만분석파장의좌우각각 0.035 nm 범

위내에서조사하였으며, 적분시간은 0.2 초/스텝, 스

텝의크기는 0.003 nm이었다. 이러한파장 조사결

과는알맞은파장선택과바탕값위치를정하는데이 용하였다.

Fig

. 1. Photograph of the vanadium pentoxide sample.

Table

1. Operating conditions for microwave digestion systems

Step 1 2 3 4

Power (W) 250 400 650 250

Time (min) 5 5 5 5

(4)

3. 결과 및 고찰

3.1. 파장 선택

바나듐화합물의주성분및부성분 원소의함량을 측정하는데사용한파장을 Table 2^에^{나타내었다}. ^바

나듐은Table 2에나타내었듯이 2개의파장을사용하 여측정하였다. 주성분원소인바나듐이부성분원소 의파장에미치는분광학적간섭은나타나지않았다.

용해된 시료의부성분 원소인 Fe, K, Na, P 및 Si의

농도는대부분미량이었다. 따라서주성분원소로부터

매트릭스간섭을줄이기위해 Fe, P 및 Si의표준검

정용액을제조할때바나듐표준용액을시료속에용 해된바나듐농도와동일하게각각의 표준검정용액 에첨가하여제조하였다(matrix matching).

3.2. 오산화바나듐 용해

시약을가열판과마이크로파용해장치두가지방 법으로용해하였다. 오산화바나듐시약은왕수를가하 고가열판에서가열하면천천히반응하여완전히용 해되어용액의색은갈색에서짙은 파란색으로변하

였다. 0.05~0.1 g 범위의 오산화바나듐 시약(98%)은

왕수만사용하여도가열판가열로완전히용해되었다.

두번째방법은왕수-과산화수소-플루오르화수소산을 차례로가하여반응시킨다음마이크로파용해장치로 용해하였다. ^시약을^두^방법으로^용해하고^바나듐^함

량을 ICP-AES^로^각각^측정하여^{오산화바나듐으로}^계

산한다음절대오차를산출하여Table 3^에^{나타내었다}.

Table 3^에서^알^수^있듯이^두^가지^{용해방법으로}^용해

한다음측정한바나듐결과는커다란차이가없었다.

판상모양의시료는 Fig. 2와같이막자사발로곱게 갈아사용하였으며, 육안으로관찰한결과시료의분

말크기는 vanadium (V) oxide 시약보다더작았으나

입자크기는측정하지않았다. 분말로만든시료 0.1 g

을비커에넣고왕수-과산화수소-플루오르화수소산을 순차적으로사용하여도완전히용해되지 않았다. 즉 왕수를가하고가열하면격렬하게반응하여짙은파 란색으로되었으나 녹지않은잔류물이관측되었다.

미세하게남은불용성잔류물을용해하기위하여과 산화수소를가한결과, ^짙은^{파란색에서}^갈색으로^변

하면서격렬히반응하였으며, 반응시간이경과할수록 과산화수소를가하기전의색으로환원되었다. 미세한 입자가육안으로도관찰되었으므로식은다음, 플루오 르화수소산 0.05 mL을가하여하루 동안방치하였으 나, 완전히 용해되지않았다. 남은불용성 잔류물은 백금도가니로옮기고용융한다음질산으로용해하였

다. ^요약하면 0.1 g^의^{오산화바나듐}^시약(98%)^은^왕수

만사용하여도 가열판가열로완전히용해되었으나,

시료는무게를 0.05 g^으로^줄여도^불용성^잔류물이^없

는투명한용액을얻을수없었다.

오산화바나듐시료 0.1 g을가열판을이용한산및 용융으로용해한각각의용액중의주성분및부성분

원소를 ICP-AES와 AAS로측정한결과, 바나듐의경

우약 94.6%가산에녹았고약 5.4%가용융으로녹

았으며, 나머지 원소들은대부분 산에녹았다(Table

4). Table 4에서알수있듯이이와같이 시료를산으 로용해시킨후불용성잔류물을용융하면투명한용 액을얻을수있을뿐만아니라융제의양을줄일수

Table

2. Wavelength selected for the determination of major

and minor elements Element Wavelength

(nm) Element Wavelength (nm)

Fe 238.204 Si 212.410

K 766.490 V 290.882

Na 589.695 V 294.402

P 177.440

Table

3

.

Analytical results for the reagent of vanadium (V) oxide made by Aldrich Co

Experimental Method

V2O5(%)

Reagent Absolute error (%) Prepared Found*

Acid digestion by hot plate 98.0 97.3±0.0 0.7 Microwave digestion systems 98.0 97.7^±0.4 0.3

*n = 3

Fig

. 2. Photograph of the vanadium pentoxide sample grinded.

(5)

있기때문에과량의융제를사용할때발생하는불순

물에의한 오염과 ICP-AES^로^측정할 ^때 EIE (easily

ionizable elements) ^간섭을^피할^수^있는^장점이^있다.

그러나본용해 방법은마이크로파용해장치를사용 할때보다시간이 많이소요되었을 뿐만아니라과 량의융제를사용하기때문에시료의 용해방법으로 적당하지않았다.

가열판에서혼합산(왕수-과산화수소-플루오르화수소 산)으로용해할때시료가완전히용해되지 않았으므 로가열판용해에서와같은 혼합산을사용하여마이 크로파용해장치로용해하였다. ^가열판^{시료처리와}^동

일하게시료의양은 0.1 g^을^사용하여^{가열판에서}^시

료와혼합산을미리반응시키지 않고Table 1^의^조건

에서마이크로파용해장치로용해하였다. ^그^결과^시

료는완전히녹지않았을뿐만아니라불용성잔류물 의양도가열판으로용해하였을때와견주어더많았 다. 남은잔류물을 백금도가니로옮기고용융법으로 용해한다음, 용융용액과위의산으로용해한용액

각각을 ICP-AES로바나듐을측정한결과, 오산화바나

듐의약 44% 정도가 용융으로용해된것을 확인할

수있었다(^Table 5). ^따라서^시료를^{마이크로파}^용해장

치로완전히용해하기위하여시료의양을 0.05 g^으로

줄였으며, ^이^장치를^작동하기^전에^시료와^혼합산을

가열판에서먼저반응시키고장치를작동하여완전히 용해할수있었다. ^요점은^{마이크로파}^{용해장치를}^사

용할지라도시료를 완전히용해하기위하여시료사 용량에제한을받아야한다는것이다.

요약하면가열판으로용해하는방법은시료의양을

0.05 g으로줄여도투명한용액을얻을수없는반면

에, 마이크로파용해장치는시료의양을 0.05 g 사용 하면휘발성 원소의손실없이 완전히용해할 수있 었다. 오산화바나듐시약 0.1 g은왕수만사용하여가 열판으로가열만하여도잘용해되었다. 마이크로파 용해장치로용해할때시료와산의격렬한반응에의 한용기내의 압력증가때문에안전밸브가 터져서 휘발성원소가휘발하거나, ^반응시간^부족으로^완전히

용해되지않을경우도있으므로가열판에서시료와 혼합산을미리반응시키고마이크로파용해장치를사 용하는것이더효과적인방법인것을알수있었다.

3.3. 오산화바나듐 시료 중 성분원소 정량

시료중의바나듐함량을 ICP-AES로측정한다음

바나듐화합물로계산할때바나듐이어떤화합물로 존재하는지확인하기위하여시료의 XRD를측정하여 Fig. 3에도시하였다. Fig. 3에서알수있듯이측정한

XRD 패턴은 joint committee on powder diffraction standards (JCPDS) powder diffraction file (PDF)^의 ^데

이터베이스에등록된 V²O⁵^와^많은^피크들이^일치하였

으므로시료의바나듐은오산화바나듐형태로존재하 는것을확인할수있었다(JCPDS PDF no. 41-1426).¹⁰

따라서 ICP-AES로측정한바나듐을Table 4~5에서와

같이오산화바나듐으로계산하여 표시하였다. 한편 Fig. 3에서 2θ가 12.0°, 17.8~18.6°, 27.0°, 27.5~29.1^o

인 원으로 표시한 피크들은 JCPDS 라이브러리의

V2O5 화합물에서나타나지않았으나, JCPDS 라이브

Table

4. Analytical results of the vanadium (V) oxide sample

using acid digestion and fusion dissolution methods

Element Measured value^c

Acid digestion Fusion

dissolution Total Fe2O3(%)^a 0.33±0.01 0.01±0.00 0.34±0.01 SiO2(%)^a 0.36^±0.02 0.02^±0.00 0.38^±0.02 P2O5(%)^b 0.05^±0.00 0.05^±0.00 0.10^±0.00 V2O5(%)^b 92.85±0.39 5.28±0.19 98.13±0.58

an = 3

bn = 2

cStandard deviation

Table

5. Analytical results for the vanadium (V) oxide sample dissolved with microwave digestion systems and fusion dissolution

Element Measured value*

Microwave

digestion Fusion

dissolution Total V2O5(%) 56.18^±0.10 43.77^±0.25 99.95^±0.35

*n = 3, standard deviation

Fig

. 3. XRD patterns of the vanadium pentoxide sample.

(6)

러리에수록된 NaV6O15 화합물의 2θ값인 12.1^o, 18.6^o

및 29.1^o^와^{일치하였다}. ^따라서 XRD ^및^성분원소^측

정결과로부터시료는 V²O⁵^와 NaV⁶O¹⁵^가^혼합되어

있는것으로추정된다.

시료중 V²O⁵^와 NaV⁶O¹⁵^의^혼합비는^불순물로^존

재하는 Fe, K, P 및 Si 함량을무시하고 Na 분석결과

인 0.61%만고려하여 계산할때약 15%는 NaV⁶O¹⁵

로그리고나머지 85%는 V²O⁵로존재하는것으로추

정된다. ICP-AES로측정한시료중바나듐의함량은

54.85%이므로 NaV⁶O¹⁵및V²O⁵가 1:5.7의비율로존 재한다고가정할경우 NaV6O15는 15.3% 그리고 V2O5

는 83.2%로전체 바나듐화합물함유량은 98.5%이며,

모두 V²O⁵^로 ^{존재한다고} ^가정할 ^때 ^계산한 ^값은

97.9%^이다. ^따라서^두^값의^차이는^표준편차^범위^이

내인 0.6%^이므로^바나듐^함량을^계산할^때 NaV⁶O¹⁵

의존재를고려할경우와고려하지않았을경우에큰 차이가없는것을알수있다. ^정리하면^바나듐을^바

나듐화합물로계산할목적으로측정한 XRD 결과로부 터시료와시약의용해도차이의원인은각각의결정 구조차이때문인지아니면시료중의불순물함유로 인한 V²O⁵외에 NaV⁶O¹⁵와같은다른화합물이존재 하기때문인지, 또는앞의두가지 모두때문인지그 이유를알수없었다. 그러나시료가완전히용해되지 않는이유는앞에서도설명하였듯이시료를분쇄하여 분말형태로사용하였으므로시료입자크기에따른 용해속도효과는없는것으로사료된다.

마이크로파용해장치를이용하여시료를용해한다

음 ICP-AES 및 AAS로측정한 성분원소분석결과는

Table 6에나타내었다. Table 6에서알수있듯이바나 듐원소의측정값은산처리와용융법을혼용한방법 의결과(Table 4)와견주어비슷하였다. 그러나부성분

원소들의함량은마이크로파용해장치로용해한다음 측정한결과가산처리와용융법을혼용한방법의결

과보다약 10.5~37.5% ^높게^{측정되었다}. ^이^원소분석

결과중주성분 원소인바나듐의 측정값을시료및 오산화바나듐시약(98%)에대해 두가지용해법으로 실험하여측정한값을 Table 7에요약하였다. 산-용융 및마이크로파용해장치의용해방법에따른 오산화 바나듐의측정결과는상대표준편차가각각 0.51 및

0.92%로모두낮은값을보여주었으며, 바나듐산화물

의무게백분율도각각 98.1±0.5 및 97.9±0.9%로유

사한값을나타내어신뢰할수있는분석결과로사료 된다. ^또한^측정한^원소들의^산화물^무게^백분율의^합

이 100.33%^로 100%^에^{근접하므로}^{측정결과에} ^대한

신뢰도도양호하다고판단되었다.

결론적으로산처리법과용융법을혼용한용해법은 마이크로파용해장치를이용한방법과견주었을때 바나듐산화물의측정값이유사한결과를나타내었다.

그러나분석의신속성 및융제 중의붕소오염을고 려하면마이크로파용해장치를이용한용해법이보다 유용한방법으로판단되었다. 그이유는사용한융제

Li2B4O7:LiBO2(50:50, w/w) 0.5 g 중 붕소의 양이 약

100 mg이므로 고농도의 붕소 주입으로 인한 ICP-

AES^의^시료도입^부분^및^플라스마^토치를 ^오염시키

기때문이다. ^{일반적으로}^붕소는 ICP-AES^로^측정할

때메모리효과가매우큰원소중의 하나이다. ^고농

도의붕소를주입한다음묽은암모니아용액을주입 하여장시간동안분무기, 분무함및토치를세척하여

도수십 ng/mL 수준의붕소를측정할수없기때문에

고농도의붕소용액을가능한주입하지않아야한다.

4. 결 론

황산제조 및그외에 많은고분자유기화합물을

Table

6. Analytical results for the vanadium (V) oxide sample

dissolved with microwave digestion systems

Element Measured value¹

Fe2O3(%) 0.38^±0.00

K2O(%) 0.57±0.01

Na2O(%) 0.82±0.02

P2O5(%) 0.16^±0.01

S(%)² 0.01^±0.00

SiO2(%) 0.49±0.00

V2O5 (%) 97.9±0.90

Total 100.33^±0.9400

1n = 2, standard deviation

2Bycarbon and sulfur analyzer

Table

7. Summary of analytical results for the reagent of vanadium (V) oxide and sample

Dissolution Method

V2O5(%)

Reagent Sample*

Prepared Found*

Acid digestion and

fusion dissolution 98.0 97.3±0.0 98.1±0.5 Microwave digestion

systems 98.0 97.7±0.4 97.9±0.9

*n = 2, standard deviation

(7)

산화시킬때촉매로쓰이는오산화바나듐의순도를

ICP-AES^로^확인하기 ^위하여^{마이크로파}^{용해장치를}

이용한용해법을확립하였다. ^용매는^왕수, ^과산화수

소및플루오르화수소산의혼합산이최적이었다. ^마이

크로파용해장치로시료를용해할때가열판에서시 료와혼합산을미리반응시키고마이크로파용해장치 를사용하는것이더효과적인방법임을확인하였다.

용해한시료를 ICP-AES로측정하였을때, 오산화바나

듐의함량은 97.9±0.9%이었다. 용액에플루오르화수

소산이있으므로 ICP-AES로원소를측정할때시료

도입장치인분무기와분무함은플루오르화수소산에 견딜수있는부품을반드시사용해야한다. 그러나 유리분무기및유리분무함을사용하려면플루오르

화수소산함량은 0.1%^를^초과하지^않는^것이^바람직

하다.

감사의 글

본연구는교육과학기술부의출연금주요사업의일 환으로수행하였음.

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