Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 11404:2016 Xác định hàm lượng cacbonat trong phân bón rắn

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11404:2016

PHÂN BÓN RẮN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBONAT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH

Solid fertilizers - Determination of carbonate content by volumetric method

Lời nói đầu

TCVN 11404:2016 do Viện Thổ nhưỡng Nông hóa biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

PHÂN BÓN RẮN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBONAT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH

Solid fertilizers - Determination of carbonate content by volumetric method

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thể tích để xác định hàm lượng các bon dạng cacbonat trong phân bón rắn.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4851-1989 (ISO 3696-1987), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm, yêu cầu kỹ phương pháp thử;

TCVN 9297:2012, Phân bón - Phương pháp xác định độ ẩm;

TCVN 10683:2015 (ISO 8358:1991), Phân bón rắn - Phương pháp chuẩn bị mẫu để xác định các chỉ tiêu hóa học và vật lý.

3  Nguyên tắc

Cacbonat trong phân bón bị phân hủy thành CO₂ dưới tác động của axit clohydric. Phản ứng được biểu thị dưới dạng sau:

MeCO₃ + 2H⁺ → Me²⁺ + H₂CO₃

H₂CO₃ → H₂O + CO²↑

CHÚ THÍCH 1: Me là kim loại, CO₂ ở trạng thái khí

Thể tích các bon dioxit tạo thành được đo bằng bộ Scheibler (5.1), và so sánh với thể tích được tạo thành bởi canxi cacbonat tinh khiết. Để tránh phải hiệu chỉnh kết quả đo do khác nhau về nhiệt độ và áp suất, tất cả các phép xác định đều phải thực hiện trong cùng một điều kiện. Việc xác định được tiến hành trong phòng điều chỉnh được nhiệt độ. Hàm lượng cacbonat được biểu thị theo nồng độ đương lượng canxi cacbonat, từ đó suy ra hàm lượng các bon trong cacbonat.

4  Thuốc thử

Trong suốt quá trình phân tích, ngoại trừ trường hợp có những chỉ dẫn riêng, chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích và tinh khiết hóa học.

4.1  Nước, Phù hợp với quy định trong TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987) hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

4.2  Axit clohydric (HCI) đậm đặc, d = 1,19 g/ml.

4.3  Axit clohydric, C_HCl = 4 mol/l

Cho 340 ml axit clohydric đậm đặc (4.2) vào bình định mức dung tích 1000 ml đã có sẵn 500 ml nước (4.1), lắc đều và thêm nước (4.1) đến vạch mức, lắc đều.

4.4  Canxi cacbonat (CaCO₃), dạng bột.

5  Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm và các thiết bị, dụng cụ như sau:

5.1  Bộ Scheibler cải biên, thích hợp để tiến hành mẫu thử đơn (hình 1). Thí dụ về một thiết bị, cùng với chỉ số mức nước trước và sau khi đo, được nêu trong hình 2.

Đối với phép thử xác định quy định trong tiêu chuẩn này, sử dụng thiết bị Scheibler có hai ống thủy tinh hiệu chuẩn hình chữ U, mỗi ống có dung tích 100 ml. Cũng có thể sử dụng các ống có dung tích khác (nghĩa là 50 ml hoặc 200 ml). Trong trường hợp này cần sử dụng lượng mẫu thử thích hợp.

Nhiệt độ của nước trong hệ thống nên bằng nhiệt độ môi trường xung quanh.

Khi chỉ cần phân tích một vài mẫu, thì tối thiểu 5 bộ Scheibler là đủ. Trong trường hợp này, các bình phản ứng có thể lắc bằng tay. Tuy nhiên, sau đó cần phải tính đến nhiệt độ không khí trong bình.

Khi hạ mức nước trong ống bên trái (xem hình 2) đồng thời đóng van lại, tạo sự giảm áp ống bên phải. Thỉnh thoảng bằng cách tạo giảm áp như thế, có thể kiểm tra được sự rò rỉ của thiết bị.

5.2  Cân phân tích, độ chính xác đến 0,1 mg.

5.3  Bình phản ứng, dung tích 150 ml và có cổ rộng.

5.4  Cốc nhựa, dung tích 10 ml, có thể lọt qua cổ của bình phản ứng (5.3).

5.5  Bộ kẹp, chịu được axit.

5.6  Mặt kính đồng hồ.

CHÚ DẪN

Hình 1 - Thí dụ về thiết bị Scheibler để xác định mẫu

CHÚ DẪN

A Bình phản ứng (5.3)

B Cốc nhựa (5.4) có chứa axit clohydric (4.2)

C Nút cao su

D Van khóa

E Ống hiệu chuẩn hình chữ U

F Bình đựng nước

Hình 2 - Thí dụ về một bộ Scheibler

6  Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

Mẫu được chuẩn bị theo TCVN 10683:2015.

7  Cách tiến hành

7.1  Chuẩn bị

Để thử sơ bộ, cho một ít axit clohydric (4.3) vào một phần mẫu thử trên mặt kính đồng hồ (5.6). Hàm lượng cacbonat của mẫu có thể tính trên cơ sở cường độ và thời gian sủi (bảng 1). Từ bảng 1, xác định khối lượng phần mẫu thử cần thiết cho phép xác định trong 7.2.

Bảng 1 - Mối liên quan giữa cường độ và thời gian sủi, hàm lượng cacbonat ước tính của phân bón và khối lượng phần mẫu thử

CHÚ THÍCH 2:

1) Nếu phần mẫu thử nhỏ hơn 2 g, thì mẫu phải được nghiền nhỏ đến 0,25 mm.

2) Phân bón có pH_H2O nhỏ hơn 6,5 chỉ chứa cacbonat trong một số trường hợp đặc biệt (thí dụ, phân mới trộn vôi hoặc có mặt của cacbonat có độ hòa tan thấp như vỏ sò).

7.2  Tiến hành đo

7.2.1  Các phép xác định mẫu thử, mẫu trắng và hàm lượng canxi cacbonat dùng để làm chất chuẩn phải thực hiện đồng thời trong phòng có nhiệt độ và áp suất thay đổi không đáng kể trong quá trình đo.

7.2.2  Đối với mỗi dãy, thực hiện 2 phép thử trắng và 2 mẫu chuẩn tương ứng 0,200 g và 0,400 g canxi cacbonat (4.4).

7.2.3  Cân phần mẫu thử đã xác định (xem 7.1 và bằng 1) chính xác đến 0,1 mg, cho vào bình phản ứng (5.3) và thêm 20 ml nước (4.1).

7.2.4  Cân các chất chuẩn canxi cacbonat (4.4) 0,200 g và 0,400 g, cho vào bình phản ứng (5.3) và thêm 20 ml nước(4.1).

7.2.5  Để xác định mẫu trắng, sử dụng bình phản ứng (5.3) chứa 20 ml nước (4.1).

7.2.6  Đặt các bình phản ứng này vào các bộ Scheibler (5.1 và hình 1) sao cho mẫu trắng và mẫu chuẩn được lấy ngẫu nhiên. Mở van D₁ và D₂ và đưa nước trong ống H đến 3 ml đối với các mẫu thử, mẫu chuẩn và đưa đến 20 ml và 80 ml đối với mẫu trắng tương ứng. Đóng van D₂.

7.2.7  Làm đầy cốc nhựa (5.4) bằng 7 ml axit clohydric (4.3) và dùng kẹp (5.5) đặt cốc này vào bình phản ứng chứa phần mẫu thử. Chú ý, không để axit clohydric tiếp xúc với mẫu thử trước khi bình phản ứng được nối với bộ Scheibler.

7.2.8  Làm ướt các nút cao su của bộ Scheibler bằng nước và nối với bình phản ứng. Đóng van D₁ và kiểm tra lại một lần nữa mức nước trong các ống. Cho axit clohydric từ cốc (5.4) vào mẫu thử thật cẩn thận bằng cách nghiêng bình phản ứng. Khí tạo thành sẽ làm cho nước trong ống bên phải hạ thấp xuống và cùng lúc đó mức nước ống bên trái sẽ dâng lên. Lắc trong 5 min và ghi lại thể tích khi nó đã ổn định. Nếu thể tích này còn thay đổi, tiếp tục lắc cho đến khi ổn định thể tích, nhưng thời gian lắc không quá 1 h. Ghi lại thể tích. Chú ý, trong thời gian lắc không để mức nước của 2 ống chênh lệch nhau quá 3 ml. Điều này có thể kiểm soát được bằng cách mở van D₂. Cuối giai đoạn lắc, đưa mức nước ở 2 ống về ngang nhau và đo thể tích khí trong ống hiệu chuẩn với độ chính xác 0,1 ml.

CHÚ THÍCH 3:

1) Thay đổi về thể tích mẫu trắng không nên vượt quá 1,0 ml.

2) Với phân bón có hàm lượng chất hữu cơ cao thì nên cho thêm nhiều nước.

8  Tính kết quả

8.1  Tính toán sự thay đổi thể tích của khí do mẫu thử (V₁), các chuẩn canxi cacbonat (V₂) và mẫu trắng (V₃) tạo thành bằng cách lấy giá trị cuối cùng trừ đi giá trị ban đầu trong ống hiệu chuẩn.

8.2  Hàm lượng canxi cacbonat (W_CaCO3(tp)) tính bằng g/kg của phân bón thương phẩm, theo công thức:

                         (1)

Trong đó

W_CaCO3 là hàm lượng canxi cacbonat của mẫu phân bón thương phẩm, tính bằng g/kg;

m₁ là khối lượng mẫu thử, tính bằng g;

m₂ là khối lượng trung bình của các chuẩn canxi cacbonat, tính bằng g;

V₁ là thể tích các bon dioxit được tạo thành do phản ứng của phần mẫu thử, tính bằng ml;

V₂ là thể tích trung bình của các bon dioxit được tạo thành bởi các chuẩn canxi cacbonat, tính bằng ml;

V₃ là sự thay đổi thể tích trong các phép thử mẫu trắng (giá trị này có thể là âm), tính bằng ml.

1000 là hệ số chuyển đổi từ g sang kg

8.3  Hàm lượng canxi cacbonat (W_CaCO3(kk)) tính bằng g/kg của phân bón khô kiệt, theo công thức:

W_CaCO3(kk) = W_CaCO3(tp) x k                                 (2)

Trong đó

k là hệ số khô kiệt, xác định theo TCVN 9297:2012;

8.4  Hàm lượng các bon (W_c) dạng cacbonat tính bằng g/kg, theo công thức:

W_c = W_CaCO3 x 0,12                                            (3)

0,12 là hệ số chuyển đổi từ canxi cacbonat sang các bon.

8.5  Kết quả phép thử là giá trị trung bình các kết quả của ít nhất hai lần thử được tiến hành song song. Nếu sai lệch giữa các lần thử lớn hơn 10 % so với giá trị trung bình của phép thử thì phải tiến hành lại.

9  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất những thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Đặc điểm nhận dạng mẫu;

c) Kết quả thử nghiệm;

d) Mọi thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc được coi là tùy chọn và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm;

e) Ngày thử nghiệm.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 6655:2000 (ISO 10693:1995), Chất lượng đất- Xác định hàm lượng cacbonat- Phương pháp thể tích.