ISO 14402:1999

Water quality - Determination of phenol index by flow analysis (FIA and CFA)

Qualité de l'eau — Détermination de l'indice phénol par analyse en flux (FIA et CFA)

La présente Norme internationale spécifie deux méthodes de détermination de l'indice phénol dans des eaux d'origines différentes (par exemple eaux souterraines, eaux de surface, eaux d'infiltration et eaux résiduaires) en concentrations en masse comprises entre 0,01 mg/l et 1 mg/l (dans l'échantillon non dilué). Dans des cas particuliers, la gamme d'application peut être adaptée en faisant varier les conditions de fonctionnement. L'article 3 décrit la détermination de l'indice phénol (sans distillation) après extraction, et l'article 4 décrit la détermination de l'indice phénol (sans extraction) après distillation.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 01-Sep-1999
• ICS: 13.060.50 - Examination of water for chemical substances
• Technical Committee: ISO/TC 147/SC 2 - Physical, chemical and biochemical methods
• Drafting Committee: ISO/TC 147/SC 2 - Physical, chemical and biochemical methods
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 22-Mar-2021
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidates: ISO 5042:1977 - Continuous mechanical handling equipment for unit loads - Slat band chain conveyors - Safety code
• Effective Date: 06-Jun-2022

Overview - ISO 14402:1999 (phenol index by flow analysis, FIA & CFA)

ISO 14402:1999 specifies two automated flow-analysis methods for the determination of the phenol index in waters (groundwater, surface water, seep water, waste water) in the mass concentration range 0.01 mg/L to 1 mg/L. The standard covers:

• Flow Injection Analysis (FIA) and Continuous Flow Analysis (CFA) implementations.
• Two procedural variants: determination without distillation after extraction (flow extraction into chloroform) and determination after distillation (without extraction).
• Reagent, apparatus and calibration requirements, sample handling, interferences, calculation, precision and reporting.

The phenol index is an analytical convention: a set of aromatic compounds that under the method’s reaction conditions form coloured condensation products whose response is expressed as phenol concentration.

Key topics and technical requirements

• Analytical principle: oxidation of phenolic compounds with potassium peroxodisulfate and coupling with 4‑aminoantipyrine to form coloured products; measurement of the organic phase absorbance at 470–475 nm.
• Reagents: 4‑aminoantipyrine, potassium peroxodisulfate, buffer (pH ≈ 10.3), chloroform for extraction; degassed solutions recommended; stock and calibration solutions (examples provided for working ranges 0.01–0.1 mg/L and 0.1–1.0 mg/L).
• Instrumentation:
  • FIA system components: low-pulsation pump, injector (example injection volumes 200 µL or 600 µL), extraction cell, phase separator (PTFE membrane examples), detector (optical path 10 mm).
  • CFA system components: autosampler, manifold with segmentation, phase separator, detector (optical pathlength 0.5–5 cm).
  • Typical tubing and coil dimensions are given to minimise dead volume and ensure reproducible reactions.
• Interferences & sample handling:
  • Aromatic amines give positive bias; pH must reach 10.0–10.5 after reagent addition (acidic/strongly buffered samples may need pH adjustment).
  • Turbidity can be managed; coloured sample blanks and detergents (foaming) can affect extraction/phase separation-detergent-rich wastewaters may limit applicability below 0.1 mg/L.
  • Safety note: phenol and chloroform are hazardous; handle and dispose of wastes appropriately.
• Quality control: daily reagent preparation, reagent blanks, multi-point calibration (minimum five standards), precision/accuracy data and interlaboratory statistics referenced in annex A.

Applications - who uses ISO 14402

• Environmental and public‑health water testing laboratories performing routine monitoring and high-throughput analysis.
• Water utilities and wastewater treatment plants for process control and compliance screening.
• Regulatory agencies and consultants investigating pollution incidents involving phenolic compounds.
• Instrument manufacturers and service providers implementing FIA/CFA analysers for phenol index determination.

Related standards

• ISO 6439 - phenol index by 4‑aminoantipyrine spectrometric methods after distillation.
• ISO 3696 - water for analytical laboratory use.
• ISO 5667-3 - sampling guidance for water quality.

Keywords: ISO 14402, phenol index, flow analysis, FIA, CFA, water quality, phenol determination, 4‑aminoantipyrine, potassium peroxodisulfate, chloroform.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14402
First edition
1999-09-01
Water quality — Determination of phenol
index by flow analysis (FIA and CFA)
Qualité de l'eau — Détermination de l'indice phénol par analyse en flux (FIA
et CFA)
A
Reference number
Contents Page
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Determination of phenol index (without distillation) after extraction .1
3.1 Principle.1
3.2 Interferences .1
3.3 Reagents .2
3.4 Apparatus .4
3.5 Sampling.6
3.6 Procedure .7
3.7 Calculation of results .8
4 Determination of phenol index (without extraction) after distillation .9
4.1 Principle.9
4.2 Interferences .9
4.3 Reagents.9
4.4 Apparatus .10
4.5 Sampling.13
4.6 Procedure .13
4.7 Calculation of results .14
5 Expression of results .14
6 Precision and accuracy.14
7 Test report .14
Annex A (informative) Statistical data.15
Bibliography.17
©  ISO 1999
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
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Internet [e-mail]
Printed in Switzerland
ii
©
ISO
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 14402 was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee
SC 2, Physical, chemical biochemical methods.
Annex A of this International Standard is for information only.
iii
©
ISO
Introduction
Methods for determination of water quality using flow analysis and automatic wet chemical procedures are par-
ticularly suitable for the processing of large sample series at a high analysis frequency.
Differentiation is needed between flow injection analysis (FIA) [1, 2] and continuous flow analysis (CFA) [3]. Both
methods include automatic dosage of the sample into a flow system (manifold) where the analytes in the sample
react with the reagent solutions on their way through the manifold. The sample preparation may be integrated in the
manifold. The reaction product is measured in a flow detector.
Phenol index is an analytical convention. It represents a group of aromatic compounds which under the specific
reaction conditions form coloured condensation products. The analytical result is expressed in terms of phenol
concentration.
This International Standard describes two methods: the determination of phenol index (without distillation) after
extraction, and the determination of phenol index (without extraction) after distillation.
It should be investigated whether and to what extent particular problems will require the specification of additional
marginal conditions.
iv
INTERNATIONAL STANDARD  © ISO ISO 14402:1999(E)
Water quality — Determination of phenol index by flow analysis
(FIA and CFA)
1 Scope
This International Standard specifies two methods for the determination of the phenol index in waters of different
origin (such as ground waters, surface waters, seep waters, and waste waters) in mass concentrations of 0,01 mg/l
to 1 mg/l (in the undiluted sample). In particular cases, the range of application may be adapted by varying the
operating conditions. Clause 3 describes the determination of phenol index (without distillation) after extraction, and
in clause 4 the determination of phenol index (without extraction) after distillation is given.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods.
ISO 5667-3:1994, Water quality — Sampling — Part 3: Guidance on sample handling and preservation.
ISO 6439:1990, Water quality — Determination of phenol index — 4-Aminoantipyrine spectrometric methods after
distillation.
3 Determination of phenol index (without distillation) after extraction
3.1 Principle
The sample is fed into a continuously flowing carrier stream and mixed with also continuously flowing solutions of 4-
aminoantipyrine and potassium peroxodisulfate. Phenolic compounds in the sample are oxidized by potassium
peroxodisulfate, and the resulting quinones react with 4-aminoantipyrine, forming coloured condensation products.
These are extracted in a flow extraction unit from the aqueous phase into chloroform. The chloroform phase is
separated by a suitable phase separator (e.g. a hydrophobic semipermeable membrane), and the absorbance of
the organic phase is measured spectrometrically in a flow spectrometer at 470 nm to 475 nm. More information on
this analytical technique is given in the references [6 to 9].
It is absolutely essential that the test described in this International Standard be carried out by suitably qualified
staff.
3.2 Interferences
3.2.1 Chemical interferences
Under the prevailing reaction conditions, aromatic amines will also form condensation products with 4-aminoanti-
pyrine, leading to positive bias.
© ISO
Interferences can occur when the sample, after the addition of the reagent solutions, does not reach a pH of
10,0 to 10,5. In particular this may occur in the cases of strongly acidic, strongly alkaline and buffered samples. In
these cases, the sample is adjusted to a pH between 5 and 7 prior to addition of the reagent solutions.
Further information on interferences is given in [5].
3.2.2 Physical interferences arising from applying CFA and FIA
If the samples contain particulate matter, refer to 3.5 (last paragraph). Turbid samples do not cause interferences
with the determination. In the event of coloured samples, check whether the colour can be extracted with
chloroform, and determine the sample blank without the addition of reagents R1 and R2. The difference in response
between the two measurements shall be taken into account with the evaluation (according to 3.7).
The interlaboratory trial (see clause 6 and annex A) has shown that detergents in waste water can strongly
influence the determination, because the foam produced in the flow system can disturb on the one hand the steam
distillation of volatile phenols (phenol index after distillation, see clause 4, and on the other hand the phase
segmentation and phase separation procedures (phenol index after extraction, see clause 3). In general such
interferences can easily be discovered.
In the case of significant detergent content, this International Standard is only applicable for phenol mass
concentrations above 0,1 mg/l.
3.3 Reagents
Use only reagents of recognized analytical grade quality. The reagent blank value shall regularly be checked (see
3.6.3). The solutions used for the flow system shall be degassed. If not stated otherwise, it is recommended to
degas the solutions under reduced pressure, because by this procedure the solutions are simultaneously purified.
WARNING — Phenol is toxic and can easily be absorbed through the skin. Chloroform is toxic and
cancerogenic. Waste containing these substances should be disposed of appropriately.
3.3.1  Water, of grade 1 in accordance with ISO 3696
3.3.2  Potassium hydroxide, KOH
3.3.3  Sodium hydrogencarbonate, NaHCO
3.3.4  4-aminoantipyrine (4-amino-2,3-dimethyl-1-phenyl-3-pyrazolin-5-one), C H N O
11 13 3
3.3.5  Potassium peroxodisulfate, K S O
2 2 8
3.3.6  Phenol, C H OH
6 5
3.3.7  Boric acid, H BO
3 3
3.3.8  Ethanol, C H OH, 96 % mass fraction
2 5
3.3.9  2-Propanol, C H OH, 100 % mass fraction
3 7
3.3.10  Sulfuric acid, r(H SO ) = 1,84 g/ml
2 4
3.3.11  Hydrochloric acid
, HCl, 50 % mass fraction
3.3.12  Potassium hydroxide solution, c(KOH) = 1,0 mol/l
3.3.13  Buffer solution
Dissolve in a 1 000 ml graduated flask in approximately 500 ml of water (3.3.1): 23 g of sodium hydrogencarbonate
(3.3.3), 27 g of boric acid (3.3.7), and 35 g of potassium hydroxide (3.3.2) and make up to volume with water.
The pH of the buffer solution is approximately 10,3. The solution is stable for 1 month.
© ISO
(symbol C in Figure 1)
3.3.14 Carrier solution
Use water (3.3.1) degassed under reduced pressure.
3.3.15  4-Aminoantipyrine solution I (symbol R1 in Figures 1 and 2)
Dissolve in a 100 ml graduated flask 0,5 g of 4-aminoantipyrine (3.3.4) in approximately 50 ml of buffer solution
(3.3.13), and make up to volume with buffer solution (3.3.13).
Degas the solution, e.g. by membrane filtration.
Prepare fresh solution every day.
3.3.16  Potassium peroxodisulfate solution (symbol R2 in Figures 1 and 2)
Dissolve in a 100 ml graduated flask 5 g of potassium peroxodisulfate (3.3.5) in approximately 90 ml of water
(3.3.1), adjust to pH 11 with potassium hydroxide solution (3.3.12) and make up to volume with water.
Degas the solution, e.g. by membrane filtration.
Prepare fresh solution daily.
3.3.17  Chloroform, CHCl (symbol Org in Figures 1 and 2)
Degas the chloroform solution either by membrane filtration or for 3 min in an ultrasonic bath.
3.3.18  Phenol stock solution r
, = 1 000 mg/l
Dissolve in a 1 000 ml graduated flask 1,000 g of phenol (3.3.6) in water (3.3.1) and make up to volume with water.
Use only colourless phenol crystals.
The cooled solution (2 °C to 5 °C) is stable for one month.
3.3.19  Phenol standard solution I r
, = 10 mg/l
Pipette 1 ml of the stock solution (3.3.18) into a 100 ml graduated flask, and make up to volume with water (3.3.1).
The cooled solution (2 °C to 5 °C) is stable for one week.
3.3.20  Phenol standard solution II r = 1 mg/l
,
Pipette 10 ml of the standard solution I (3.3.19) into a 100 ml graduated flask, and make up to volume with water
(3.3.1).
The cooled solution (2 °C to 5 °C) is stable for one week.
3.3.21  Calibration solutions
Prepare the calibration solutions according to the origin of the sample and the expected concentrations by diluting
the phenol standard solution or respectively (3.3.19 or 3.3.20).
I II
Prepare a minimum of at least five calibration solutions per working range.
Proceed as follows for working ranges I and II, if using e.g. six calibration solutions:
a) Working range I, (0,1 mg/l to 1 mg/l):
Into each of a series of 100 ml graduated flasks pipette 1 ml, 3 ml, 5 ml, 6 ml, 8 ml and 10 ml respectively of
the standard solution I (3.3.19), and make up to volume with water (3.3.1).
The concentration of phenol in these calibration solutions is 0,1 mg/l, 0,3 mg/l, 0,5 mg/l, 0,6 mg/l, 0,8 mg/l and
1,0 mg/l, respectively.
© ISO
b) Working range (0,01 mg/l to 0,1 mg/l):
II
Into each of a series of 100 ml graduated flasks pipette 1 ml, 3 ml, 5 ml, 6 ml, 8 ml, and 10 ml respectively of
the standard solution II (3.3.20), and make up to volume with water (3.3.1).
The concentration of phenol in these calibration solutions is 0,01 mg/l, 0,03 mg/l, 0,05 mg/l, 0,06 mg/l, 0,08 mg/l
and 0,1 mg/l, respectively.
Prepare fresh calibration solutions each day.
3.4 Apparatus
3.4.1 Flow injection analysis system (FIA)
The flow injection system (FIA) shall comprise the following components (see Figure 1):
a) reagent reservoirs;
b) low pulsation pump with specific pump tubing, for flowrates as shown in Figure 1, as an example;
c) displacement bottle for the feeding of the chloroform;
d) sample injector with suitable injection volumes;
e) extraction cell with phase segmentor and phase separator (e.g. hydrophobic semipermeable membrane of
PTFE).
EXAMPLES   Membrane thickness: 150 m to 200 m; pore size: 0,5 m to 2 m; porosity: 75 %.
m m m m
f) transport tubes and reaction coils, internal diameter 0,5 mm to 0,8 mm, tube connections and T-connections of
chemically inert plastic, with a minimal dead volume;
g) spectrometric detector with flow cell, of optical path length 10 mm, wavelength 470 nm to 475 nm.
h) recording unit (e.g. strip chart recorder, integrator or printer/plotter).
NOTE  In general, peak heights are measured.
i) autosampler, if required.
© ISO
Key
C: Carrier solution (3.3.14)
R1: 4-aminoantipyrine solution I (3.3.15)
R2: Potassium peroxodisulfate solution (3.3.16)
Org: Chloroform (3.3.17)
1 Pump (flowrates in ml/min)
2 Injector
600 μl [working range 0,01 to 0,1 mg/l phenol]
200 μl [working range 0,1 to 1,0 mg/l phenol]
3 Reaction coil: 60 cm/Æ int. 0,5 mm
4 Reaction coil: 80 cm/ int. 0,5 mm
Æ
5 Extraction unit: 160 cm/Æ int. 0,7 mm
5.1 Phase segmentor,
5.2 Phase separator
6 Detector: optical pathlength: 1 cm, wavelength: 470 nm to 475 nm
7 Waste
Figure 1 — Example of a flow injection system for the determination of 0,01 mg/l to 1,0 mg/l phenol index
without distillation and with extraction (according to 3.4.1)
3.4.2 Continuous flow analysis (CFA)
The continuous flow analysis system shall comprise the following components (see Figure 2):
a) autosampler allowing a reproducible introduction of the sample or of the carrier liquid;
b) reagent reservoirs;
c) low pulsation pump with specific, chemically inert pump tubes, with flowrates as shown in Figure 2, as an example;
d) displacement bottle for the feeding of the chloroform, if required;
e) manifold with highly reproducible gas bubble, sample, and reagent introduction, with appropriate transport
systems and extraction systems, and connection assemblies, e.g. of glass, chemically inert plastics or metal,
and with appropriate separator for the separation of the organic phase from the aqueous phase;
f) spectrometric detector with flow cell, optical pathlength 0,5 cm to 5 cm, wavelength 470 nm to 475 nm
g) recording unit (e. g. strip chart recorder, integrator or printer/plotter).
NOTE 1 In general, peak heights are measured.
NOTE 2 A CFA system with an internal diameter of 2 mm is described in Figure 2. Other internal diameters (e.g.
approximately 1 mm) may also be used.
© ISO
Key
R1 4-aminoantipyrine solution I (3.3.15) 4.2 Phase separator
R2 Potassium peroxodisulfate solution (3.3.16) 4.3 Reaction coil: 150cm/Æ int. 2 mm
Org Chloroform (3.3.17) 5 Detector: optical pathlength: 0,5 cm to 5 cm,
wavelength: 470 nm to 475 nm
1 Pump (flowrates in ml/min)
6 Segmentation gas (air)
2 Reaction coil: 40 cm/Æ int. 2 mm
7 Sample
3 Reaction coil: 40 cm/Æ int. 2 mm
8 Resample
4 Extraction unit
9 Waste
4.1 Phase segmentor
Figure 2 — Example of a continuous flow system for the determination of 0,01 mg/l to 1,0 mg/l of phenol
index without distillation and with extraction (according to 3.4.2)
3.4.3 Additional apparatus
a) Graduated flasks, 100 ml and 1 000 ml;
b) Graduated pipettes, 1 ml to 10 ml;
c) Membrane filter assembly with membrane filters, pore size 0,45 mm;
d) pH measuring device (e. g. pH electrode).
3.5 Sampling
Use glass or polytetrafluoroethylene (PTFE) containers for sampling.
Prior to use, rinse all containers and devices with which the sample may come into contact, with sulfuric acid of
pH approximately 2.
© ISO
Analyse the samples immediately after their collection. Alternatively, adjust to a pH of approximately 2 with sulfuric
acid (3.3.10 or diluted solution) or hydrochloric acid (3.3.11 or diluted solution), store in the dark at a temperature of
2 °C to 5 °C, and analyse within 24 h.
In exceptional cases, after acidification and membrane (pressure) filtration of the sample, a storage of up to two
weeks is possible. The applicability of this preservation method shall be checked for the individual case of
examination. For more information on sample preservation, see ISO 5667-3 and [10].
Filtration of the sample prior to measurement is necessary, if there is a risk of clogging the transport tubes.
3.6 Procedure
3.6.1 Preparation for measurement
Prior to measurement, continuously run the reagent solutions C (3.3.14), R1 (3.3.15), R2 (3.3.16) and Org (3.3.17)
through the flow analysis system, wait for the baseline to stabilize, and zero the baseline.
Consider the system is ready to operate, when the baseline remains stable (no drift). A satisfying signal-to-noise
ratio should be obtained.
Verify that a signal-to-noise ratio is obtained that has no significant effect on the results.
The most frequent reasons for a poor signal-to-noise ratio are defective separator membranes or traces of water at
the walls of the cell. Traces of water adhering to the walls of the cell can be removed by rinsing the cell with ethanol
(3.3.8) or 2-propanol (3.3.9).
Monitor the blank of the reagent and control the membrane function as described in 3.6.3. Carry out the calibration
according to 3.6.4.
3.6.2 Checking of the flow system
With the measuring system adjusted to working range II, using a calibration solution (3.3.21) with a concentration of
–1
0,05 mg/l, an absorbance per 1 cm cell length of at least 0,01 cm shall be obtained. Otherwise the flow system is
not suitable, and it shall be replaced by a system which fulfils this requirement.
NOTE If the photometric detector (3.4.1, 3.4.2) is not designed for measurement of absorbance values, the absorbance
can be determined by an external photometer designed to measure absorbance values.
3.6.3 Checking of the reagent blank
Wait for the baseline to stabilize.
In place of the reagent solutions R1 (3.3.15) and R2 (3.3.16), run water through the system until a stable signal is
obtained. Record the change in the absorbance.
–1
If the absorbance (per centimetre cell length) decreases by more than 0,05 cm , it can be assumed that self-
condensation products have
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 14402
Première édition
1999-09-01
Qualité de l'eau — Détermination de l'indice
phénol par analyse en flux (FIA et CFA)
Water quality — Determination of phenol index by flow analysis
(FIA and CFA)
A
Numéro de référence
Sommaire Page
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Détermination de l'indice phénol (sans distillation) après extraction.1
3.1 Principe.1
3.2 Interférences .2
3.3 Réactifs.2
3.4 Appareillage .4
3.5 Échantillonnage.7
3.6 Mode opératoire.7
3.7 Calcul des résultats.8
4 Détermination de l'indice phénol (sans extraction) après distillation.9
4.1 Principe .9
4.2 Interférences .9
4.3 Réactifs.10
4.4 Appareillage .10
4.5 Échantillonnage.12
4.6 Mode opératoire.12
4.7 Calcul des résultats.14
5 Expression des résultats .15
6 Fidélité et exactitude .15
7 Rapport d'essai .15
Annexe A (informative) Données statistiques.16
Bibliographie.18
©  ISO 1999
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque
forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet [e-mail]
Imprimé en Suisse
ii
© ISO
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 14402 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l'eau, sous-
comité SC 2, Methodes physiques, chimiques et biochimiques.
L'annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement à titre d'information.
iii
©
ISO
Introduction
Les méthodes d'analyse en flux permettent l'automatisation des modes opératoires en chimie humide et
conviennent tout particulièrement au traitement de grandes séries d'échantillons à une fréquence d'analyse élevée.
Il faut faire une distinction entre l'analyse avec injection de flux (FIA) [1, 2] et l'analyse en flux continu (CFA) [3]. Ces
deux méthodes ont en commun le dosage automatique de l'échantillon dans un dispositif en flux (manifold) dans
lequel les composants de l'échantillon réagissent avec les réactifs pendant l'écoulement. La préparation de
l'échantillon peut être intégrée dans le manifold. Le produit de réaction est mesuré dans un détecteur à flux.
Le paramètre indice phénol est une convention analytique. Il représente un groupe de composés aromatiques
formant dans les conditions de réaction spécifiques des produits de condensation colorés. Le résultat de l'analyse
est exprimé en termes de concentration de phénol.
La présente Norme internationale contient deux méthodes: la détermination de l'indice phénol (sans distillation)
après extraction, et la détermination de l'indice phénol (sans extraction) après distillation.
Il convient d'étudier si et dans quelle mesure des problèmes particuliers nécessiteront la spécification de conditions
particulières.
iv
NORME INTERNATIONALE  © ISO ISO 14402:1999(F)
Qualité de l'eau — Détermination de l'indice phénol par analyse en
flux (FIA et CFA)
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie deux méthodes de détermination de l'indice phénol dans des eaux
d'origines différentes (par exemple eaux souterraines, eaux de surface, eaux d'infiltration et eaux résiduaires) en
concentrations en masse comprises entre 0,01 mg/l et 1 mg/l (dans l'échantillon non dilué). Dans des cas
particuliers, la gamme d'application peut être adaptée en faisant varier les conditions de fonctionnement. L'article 3
décrit la détermination de l'indice phénol (sans distillation) après extraction, et l'article 4 décrit la détermination de
l'indice phénol (sans extraction) après distillation.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 3696:1987, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai.
ISO 5667-3:1994, Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 3: Guide général pour la conservation et la
manipulation des échantillons.
ISO 6439:1990, Qualité de l'eau — Détermination de l'indice phénol — Méthode spectrométrique à l'amino-4
antipyrine après distillation.
3 Détermination de l'indice phénol (sans distillation) après extraction
3.1 Principe
L'échantillon est amené dans un flux vecteur en continu et mélangé aux solutions d'amino-4 antipyrine et de
peroxodisulfate de potassium s'écoulant également en continu. Les composés phénoliques de l'échantillon sont
oxydés par le peroxodisulfate de potassium, les quinones qui en résultent réagissant avec l'amino-4 antipyrine en
formant des produits de condensation colorés. Ces derniers sont extraits de la phase aqueuse par le chloroforme
dans une unité d'extraction en flux. La phase chloroforme est séparée à l'aide d'un séparateur de phases approprié
(par exemple une membrane hydrophobe semi-perméable), l'absorbance de la phase organique étant mesurée par
spectrométrie dans un spectromètre de flux entre 470 nm et 475 nm. Les références [6, 7, 8, 9] donnent de plus
amples informations sur cette technique d'analyse.
Il est essentiel que les essais conduits selon la présente Norme internationale soient effectués par un personnel
convenablement qualifié.
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3.2 Interférences
3.2.1 Interférences chimiques
Dans les conditions habituelles de réaction, les amines aromatiques formeront également des produits de
condensation avec l'amino-4 antipyrine, ce qui provoque des biais positifs.
Il peut y avoir des interférences lorsque l'échantillon n'atteint pas un pH compris entre 10,0 et 10,5 une fois les
réactifs ajoutés. Cela peut notamment se produire si les échantillons sont très acides, très alcalins et tamponnés.
En pareil cas, l'échantillon doit faire l'objet d'un ajustement du pH entre 5 et 7 avant l'ajout des réactifs.
Pour d'autres informations sur les interférences, voir la référence [5].
3.2.2 Interférences physiques dues à la CFA et à la FIA
Si les échantillons contiennent des matières particulaires, se reporter à 3.5 (dernier alinéa). Les échantillons
troubles n'interfèrent pas avec la détermination. Dans le cas d'échantillons colorés, il convient de vérifier si la
couleur peut être extraite au chloroforme et de déterminer la valeur à blanc de l'échantillon sans addition de réactifs
R1 et R2. La différence de réponse entre les deux mesurages doit être prise en compte avec l'évaluation (selon
3.7).
L'essai interlaboratoire (voir l'article 6 et l'annexe A) a montré que des détergents présents dans les eaux
résiduaires peuvent influer fortement sur la détermination, car la mousse produite dans le dispositif en flux peut
gêner d'une part la distillation à la vapeur des phénols volatils (indice phénol après distillation, voir l'article 4) et
d'autre part le mode opératoire de segmentation et de séparation de phases (indice phénol après extraction, voir
l'article 3). Il est en général facile de déceler ces interférences.
Dans le cas de concentrations importantes de détergents, la présente Norme internationale n'est applicable qu'aux
seules concentrations en masse de phénol supérieures à 0,1 mg/l.
3.3 Réactifs
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue. La valeur à blanc des réactifs doit être
régulièrement vérifiée (voir 3.6.3). Les solutions utilisées pour le dispositif en flux doivent être dégazées. Sauf
indication contraire, il est recommandé de dégazer les solutions sous une pression réduite, car cette méthode
permet simultanément de les purifier.
ATTENTION — Le phénol est toxique et peut facilement être absorbé à travers la peau. Le chloroforme est
toxique et cancérigène. Il convient d'éliminer convenablement les rejets contenant ces substances.
3.3.1  Eau, de qualité 1, conformément à l'ISO 3696.
3.3.2  Hydroxyde de potassium, KOH.
3.3.3  Monohydrogénocarbonate de sodium, NaHCO .
3.3.4  Amino-4 antipyrine (4-amino-2,3-diméthyl-1-phényl-3-pyrazoline-5-one), C H N O.
11 13 3
3.3.5  Peroxodisulfate de potassium, K S O .
2 2 8
3.3.6  Phénol, C H OH
.
6 5
3.3.7  Acide borique, H BO .
3 3
3.3.8  Éthanol, C H OH, 96 % (fraction massique).
2 5
3.3.9  2-Propanol, C H OH, 100 % (fraction massique).
3 7
3.3.10  Acide sulfurique, r(H SO ) = 1,84 g/ml.
2 4
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3.3.11  Acide chlorhydrique, HCl, 50 % (fraction massique).
3.3.12  Solution d'hydroxyde de potassium, c(KOH) = 1,0 mol/l.
3.3.13  Solution tampon
Dans une fiole jaugée de 1 000 ml, remplie d'environ 500 ml d'eau (3.3.1), dissoudre 23 g de
monohydrogénocarbonate de sodium (3.3.3), 27 g d'acide borique (3.3.7) et 35 g d'hydroxyde de potassium (3.3.2)
et compléter au volume avec de l'eau.
Le pH de la solution tampon est approximativement de 10,3. La solution reste stable pendant 1 mois.
3.3.14  Solution vecteur (symbole «C» à la Figure 1)
Utiliser de l'eau (3.3.1) dégazée sous pression réduite.
(symbole «R1» aux Figures 1 et 2)
3.3.15  Solution d'amino-4 antipyrine I
Dans une fiole jaugée de 100 ml, dissoudre 0,5 g d'amino-4 antipyrine (3.3.4) dans environ 50 ml de solution
tampon (3.3.13) et compléter au volume avec la même solution tampon.
Dégazer la solution (par exemple par filtration sur membrane).
Utiliser une solution préparée extemporanément.
3.3.16  Solution de peroxodisulfate de potassium (symbole «R2» aux Figures 1 et 2)
Dans une fiole jaugée de 100 ml, dissoudre 5 g de peroxodisulfate de potassium (3.3.5) dans environ 90 ml d'eau
(3.3.1), ajuster au pH 11 avec la solution d'hydroxyde de potassium (3.3.12) et compléter au volume avec de l'eau.
Dégazer la solution (par exemple par filtration sur membrane).
Utiliser une solution préparée extemporanément.
3.3.17  Chloroforme, CHCl (symbole «Org» aux Figures 1 et 2)
Dégazer la solution de chloroforme par filtration sur membrane ou pendant 3 min dans un bain à ultrasons.
3.3.18  Solution mère de phénol, r = 1 000 mg/l
Dans une fiole jaugée de 1 000 ml, dissoudre 1,000 g de phénol (3.3.6) dans de l'eau (3.3.1) et compléter au
volume avec de l'eau. Utiliser uniquement des cristaux de phénol incolores.
La solution refroidie (2 °C à 5 °C) reste stable pendant 1 mois.
3.3.19  Solution étalon de phénol I, r = 10 mg/l
Introduire, à l'aide d'une pipette, 1 ml de solution mère (3.3.18) dans une fiole jaugée de 100 ml et compléter au
volume avec de l'eau (3.3.1).
La solution refroidie (2 °C à 5 °C) reste stable pendant 1 semaine.
3.3.20  Solution étalon de phénol II, r = 1 mg/l
Introduire, à l'aide d'une pipette, 10 ml de solution étalon I (3.3.19) dans une fiole jaugée de 100 ml et compléter au
volume avec de l'eau (3.3.1).
La solution refroidie (2 °C à 5 °C) reste stable pendant 1 semaine.
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3.3.21  Solutions d'étalonnage
Préparer les solutions d'étalonnage selon l'origine de l'échantillon et les concentrations recherchées en diluant
respectivement les solutions étalons de phénol I ou II (3.3.19 ou 3.3.20).
Préparer au moins 5 solutions d'étalonnage par domaine de travail.
Procéder de la manière suivante pour les domaines de travail I et II en cas d'utilisation de six solutions
d'étalonnage:
a) Domaine de travail (de 0,1 mg/l à 1 mg/l)
I
À l'aide d'une pipette, introduire respectivement 1 ml, 3 ml, 5 ml, 6 ml, 8 ml et 10 ml de solution étalon I (3.3.19)
dans chaque série de fioles jaugées de 100 ml et compléter au volume avec de l'eau (3.3.1).
La concentration en phénol de ces solutions d'étalonnage est respectivement de 0,1 mg/l, 0,3 mg/l, 0,5 mg/l,
0,6 mg/l, 0,8 mg/l et 1,0 mg/l.
b) Domaine de travail II (de 0,01 mg/l à 0,1 mg/l)
À l'aide d'une pipette, introduire respectivement 1 ml, 3 ml, 5 ml, 6 ml, 8 ml et 10 ml de solution étalon II
(3.3.20) dans chaque série de fioles jaugées de 100 ml et compléter au volume avec de l'eau (3.3.1).
La concentration en phénol de ces solutions d'étalonnage est respectivement de 0,01 mg/l, 0,03 mg/l,
0,05 mg/l, 0,06 mg/l, 0,08 mg/l et 0,1 mg/l.
Utiliser des solutions d'étalonnage préparées extemporanément.
3.4 Appareillage
3.4.1  Dispositif d'analyse avec injection de flux (FIA)
Le dispositif d'analyse avec injection de flux (FIA) doit comporter les éléments suivants (voir Figure 1):
a) Réservoirs à réactifs.
b) Pompe à faible pulsation comprenant des tubes de pompage spécifiques, pour les débits représentés, à titre
d'exemple, à la Figure 1.
c) Flacon de transfert pour l'alimentation en chloroforme.
d) Injecteurs d'échantillon ayant des volumes appropriés.
e) Cuve d'extraction comportant un dispositif de segmentation et un séparateur de phases (par exemple une
membrane hydrophobe semi-perméable en PTFE).
EXEMPLE Épaisseur de membrane: de 150 mm à 200 mm; dimensions des pores: de 0,5 mm à 2 mm; porosité: 75 %.
f) Tubes de circulation et bobines de mélange ayant un diamètre intérieur compris entre 0,5 mm et 0,8 mm,
raccords de tubes et pièces en T en matière plastique chimiquement inerte, d'un volume mort minimal.
g) Détecteur spectrométrique à flux, ayant un parcours optique de 10 mm, la longueur d'onde étant comprise
entre 470 nm et 475 nm.
h) Système d'enregistrement (par exemple enregistreur graphique, intégrateur ou imprimante).
NOTE En général, les hauteurs de pic sont mesurées.
i) Si nécessaire, échantillonneur automatique.
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Légende
C Solution vecteur (3.3.14)
R1 Solution d'amino-4 antipyrine I (3.3.15)
R2 Solution de peroxodisulfate de potassium (3.3.16)
Org Chloroforme (3.3.17)
1 Pompe (débits en ml/min)
2 Injecteur
600 ml (domaine de travail: de 0,01 mg/l à 0,1 mg/l de phénol)
200 ml (domaine de travail: de 0,1 mg/l à 1,0 mg/l de phénol)
3 Bobine de mélange: 60 cm, diamètre intérieur 0,5 mm
4 Bobine de mélange: 80 cm, diamètre intérieur 0,5 mm
5 Unité d'extraction: 160 cm, diamètre intérieur 0,7 mm
5.1 Dispositif de segmentation de phases
5.2 Séparateur de phases
6 Détecteur: trajet optique: 1 cm; longueur d'onde: 470 nm à 475 nm
7 Rejets
Figure 1 — Exemple de dispositif d'analyse avec injection de flux pour la détermination de l'indice phénol
compris entre 0,01 mg/l et 1,0 mg/l sans distillation et avec extraction (selon 3.4.1)
3.4.2  Dispositif d'analyse en flux continu (CFA)
Le dispositif d'analyse en flux continu doit comprendre les éléments suivants (voir Figure 2):
a) Échantillonneur automatique permettant une introduction reproductible de l'échantillon ou du liquide vecteur.
b) Réservoirs à réactifs.
c) Pompe à faible pulsation, munie de tubes de pompage spécifiques en matériau chimiquement inerte, pour les
débits représentés, à titre d'exemple, à la Figure 2.
d) Si nécessaire, flacon de transfert pour l'alimentation en chloroforme.
e) Manifold permettant l'introduction reproductible de bulles d'air, d'échantillon et de réactifs, comportant des
systèmes de circulation et d'extraction appropriés ainsi que des éléments de raccordement (par exemple en
verre, en matière plastique chimiquement inerte ou en métal) et un dispositif approprié pour séparer la phase
organique de la phase aqueuse.
f) Détecteur spectrométrique à flux, ayant un parcours optique compris entre 5 mm et 50 mm, la longueur d'onde
étant comprise entre 470 nm et 475 nm.
g) Système d'enregistrement (par exemple enregistreur graphique, intégrateur ou imprimante).
NOTE 1 En général, les hauteurs de pic sont mesurées.
NOTE 2 La Figure 2 décrit un système CFA de 2 mm de diamètre intérieur. D'autres diamètres intérieurs (par exemple de
1 mm environ) peuvent également être utilisés.
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Légende
R1 Solution d'amino-4 antipyrine I (3.3.15)
R2 Solution de peroxodisulfate de potassium (3.3.16)
Org Chloroforme (3.3.17)
1 Pompe (débits en ml/min)
2 Bobine de mélange: 40 cm, diamètre intérieur 2 mm
3 Bobine de mélange: 40 cm, diamètre intérieur 2 mm
4 Unité d'extraction
4.1 Dispositif de segmentation de phases
4.2 Séparateur de phases
4.3 Bobine de mélange: 150 cm, diamètre intérieur 2 mm
5 Détecteur: trajet optique: 5 mm à 50 mm; longueur d'onde: 470 nm à 475 nm
6 Gaz de segmentation (air)
7 Échantillon
8 Repompage
9 Rejets
Figure 2 — Exemple de dispositif d'analyse en flux continu pour la détermination de l'indice phénol
compris entre 0,01 mg/l et 1,0 mg/l sans distillation et avec extraction (selon 3.4.2)
3.4.3  Appareillage complémentaire
3.4.3.1  Fioles jaugées, de capacité 100 ml et 1 000 ml.
3.4.3.2  Pipettes graduées, de capacité 1 ml à 10 ml.
3.4.3.3  Appareil de filtration sur membrane, avec membranes filtrantes, les dimensions des pores étant de
0,45 mm.
3.4.3.4  pH-mètre (par exemple électrode pH).
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3.5 Échantillonnage
Pour l'échantillonnage, utiliser des récipients en verre ou en polytétrafluoroéthylène (PTFE).
Avant utilisation, rincer tous les récipients et dispositifs entrant en contact avec l'échantillon à l'acide sulfurique de
pH 2 environ.
Analyser les échantillons immédiatement après leur prélèvement. En alternative, les ajuster à un pH de 2 environ
avec de l'acide sulfurique (3.3.10 ou solution diluée) ou de l'acide chlorhydrique (3.3.11 ou solution diluée),
conserver à l'abri de la lumière à une température comprise entre 2 °C et 5 °C et analyser dans les 24 h.
Dans des cas exceptionnels, il est possible de conserver l'échantillon pendant deux semaines au maximum après
son acidification et sa filtration (sous pression) sur membrane. L'applicabilité de cette méthode de conservation doit
être contrôlée au cas par cas. L'ISO 5667-3 et la référence [10] donnent de plus amples informations sur la
conservation des échantillons.
Il est nécessaire de filtrer l'échantillon avant de procéder au mesurage s'il y a un risque d'obstruction des tubes de
circulation.
3.6 Mode opératoire
3.6.1 Préparation pour le mesurage
Avant de procéder au mesurage, faire passer sans interruption les réactifs C (3.3.14), R1 (3.3.15), R2 (3.3.16) et
Org (3.3.17) à travers le dispositif d'analyse en flux, attendre la stabilisation de la ligne de base et la régler à zéro.
Le dispositif est prêt à fonctionner dès que la ligne de base reste stable (absence de dérive). Il convient d'obtenir un
rapport signal/bruit satisfaisant.
Vérifier que le rapport signal/bruit obtenu n'a pas d'effet significatif sur les résultats.
Des membranes de séparateur défectueuses ou des traces d'eau sur les parois de la cuve sont les causes les plus
fréquentes d'un mauvais rapport signal/bruit. Les traces d'eau adhérant aux parois de la cuve peuvent être
éliminées en rinçant la cuve à l'éthanol (3.3.8) ou au 2-propanol (3.3.9).
Procéder à la surveillance de la valeur à blanc du réactif et au contrôle du bon fonctionnement de la membrane,
comme décrit en 3.6.3. Effectuer l'étalonnage selon 3.6.4.
3.6.2 Contrôle du dispositif en flux
Le système de mesurage étant réglé sur le domaine de travail II, on doit obtenir une absorbance d'au moins
–1
0,01 cm par 1 cm de longueur de cuve en utilisant une solution d'étalonnage (3.3.21) ayant une concentration de
0,05 mg/l. Si tel n'est pas le cas, le dispositif en flux ne convient pas et doit être remplacé par un autre qui répond à
cette exigence.
NOTE Si le détecteur photométrique (3.4.1, 3.4.2) n'est pas conçu pour le mesurage des valeurs d'absorbance,
l'absorbance peut être déterminée à l'aide d'un photomètre externe conçu pour mesurer ces valeurs.
3.6.3 Surveillance de la valeur à blanc des réactifs
Attendre la stabilisation de la ligne de base.
À la place des réactifs R1 (3.3.15) et R2 (3.3.16), faire passer de l'eau dans le dispositif jusqu'à obtention d'un
signal stable. Enregistrer la variation de l'absorbance.
–1
Si l'absorbance (par centimètre de longueur de cuve) diminue de plus de 0,05 cm , on peut supposer qu'il s'est
produit une autocondensation. Dans ce cas, répéter la préparation des
...