Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9910:2013 Phương pháp đo quang xác định hàm lượng sắt tổng

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9910:2013

ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TỔNG - PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG

Soils, rocks and ores of silicate group - Determination of total iron content by photometric method

Lời nói đầu

TCVN 9910: 2013 do Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản biên soạn, được Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ tài nguyên và Môi trường đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TỔNG - PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG

Soils, rocks and ores of silicate group - Determination of total iron content by photometric method

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp đo quang xác định hàm lượng sắt tổng (<1 %) trong đất, đá, quặng có silicat trong công tác điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản, thăm dò khoáng sản.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng phiên 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 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử

TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Pipet một mức

TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức

TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt.

3. Nguyên tắc của phương pháp

Mẫu đem phân tích phải có cỡ hạt không lớn hơn 0,075 mm và được sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105 °C đến 110 °C.

Tổng hàm lượng sắt có trong mẫu được xác định bằng phương pháp đo quang phức màu vàng của sắt (III) với axit sunfosalixilic trong môi trường kiềm. Sắt (III) có trong mẫu được chuẩn bị từ mẫu đã được phân hủy thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit và đã loại tách silic.

4. Hóa chất, thuốc thử

Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và nước phù hợp với loại 2 của TCVN 4851 (ISO 3696).

4.1  Axit clohidric, d=1,19, các dung dịch (1+1) và 2 %.

4.2  Axit sunfuric, d = 1,84, dung dịch (1+1).

4.3  Axit flohidric, 40 %.

4.4  Gelatin, dung dịch 1 % mới pha. Hòa tan 1 gam gelatin trong 100 ml nước khi đun nóng đến 70°C.

4.5  Natri cacbonat khan.

4.6  Kali hidroxit

4.7  Kali pyrosunfat

4.8  Amoni hidroxit 25 %, dung dịch (1 + 1).

4.9  Axit sulfosalixilic, dung dịch 10 %.

4.10  Dung dịch chuẩn sắt, có độ chuẩn 0,100 mg/ml (theo Fe) hoặc 0,143 mg/ml (theo Fe₂O₃). Hòa tan 8,634 gam phèn sắt (III) amoni sunfat FeNH₄(SO₄)₂.2H₂O trong nước có 10 ml axit sunfuric d=1,84, nếu cần thì đun nóng. Pha loãng bằng nước trong bình định mức 1 lít, lắc đều. Kiểm tra độ chuẩn, của dung dịch theo kết quả xác định mẫu tiêu chuẩn thành phần.

5. Thiết bị, dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường, bao gồm pipet một mức, bình định mức phù hợp với các quy định trong TCVN 7151 (ISO 648) và TCVN 7153 (ISO 1042), (trừ khi có quy định khác), và các thiết bị, dụng cụ sau.

5.1  Cân phân tích, có độ chính xác 2.10^-4 g.

5.2  Lò nung, có điều khiển nhiệt độ 1000 °C

5.3  Chén bạch kim, có dung tích 30 ml.

5.4  Chén niken, có dung tích 30 ÷ 50 ml.

5.5  Cốc thủy tinh chịu nhiệt, có dung tích 250 ml.

5.6  Bình hút ẩm, Φ 25 cm.

5.7  Bình định mức, có dung tích 250 ml.

5.8  Máy đo quang 320 R-constant hoặc máy có tính năng kỹ thuật tương đương.

5.9  Bình định mức, có dung tích 50 ml.

5.10  Pipet chia vạch có dung tích 5ml; 10 ml.

6. Chuẩn bị mẫu thử

Chuẩn bị và gia công mẫu thử theo TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt

7. Cách tiến hành

7.1. Phân hủy mẫu và tách silic:

7.1.1. Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat

Cân 0.5000 gam mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, phủ lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900 ÷ 980 °C và giữ ở nhiệt độ này trong 20 ÷ 25 phút. Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30 ÷ 35 ml dung dịch axit clohidric (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước.

7.1.2. Phân hủy bằng cách nung chảy với kali hidroxit

Cân 0.5000 gam mẫu cho vào chén niken đã có sẵn 4 ÷ 5 gam kali hidroxit đã làm mát nước trên bếp điện hoặc trong lò nung ở nhiệt độ 200 ÷ 300 °C. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 600 ÷ 650 °C và giữ ở nhiệt độ này trong 10 ÷ 15 phút.

Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng dung dịch axit clohidric 2 %. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30 ÷ 50 ml nước nóng đổ lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước nóng. Hòa tan khối chảy bằng 20 ÷ 25 ml axit clohidric d=1,19.

7.1.3. Tách axit silicic và xác định silic dioxit

Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân hủy mẫu ở trên đem đun nóng và làm bay hơi trên bếp cách thủy hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khuấy dung dịch và làm tơi kết tủa. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm. Sau đó thêm 10 ml dung dịch axit clohidric d=1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hòa tan muối. Cho 10 ml dung dịch gelatin 1 %, khuấy kỹ dung dịch khoảng 2 phút đến 3 phút. Thêm 30 ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thủy 10 phút.

Lọc dung dịch vào bình định mức 250 ml qua giấy lọc băng xanh (Φ 11 cm). Rửa kết tủa 3 ÷ 4 lần bằng axit clohidric 2 % và sau đó rửa 8 ÷ 10 lần bằng nước nóng đến sạch ion Cl^- (thử bằng dung dịch bạc nitrat).

Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước ở 900 °C đến khối lượng không đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở 950 °C trong 1,5 ÷ 2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và đem cân. Nếu cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng cân được không thay đổi. Cho vào kết tủa vài giọt axit sunfuric (1+1), 5 ÷ 6 ml axit flohidric 40 %. Đun nóng đến thoát khí anhidrit sunfurơ và bốc khô.

Phần bã còn lại trong chén sau khi xử lí với axit flohidric ở trên đem nung ở 950 °C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng.

Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit là lượng silic dioxit.

Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosuntat ở nhiệt độ 400 ÷ 450 °C trong 10 phút. Hòa tan khối chảy bằng nước nóng để axit hóa bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong bình định mức 250 ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I) Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhôm, sắt, titan, canxi, magie v.v.).

7.2. Xác định sắt:

Lấy chính xác 5 ÷ 10 ml dung dịch I cho vào bình định mức 50 ml. Thêm nước đến thể tích 25 ml. Sau đó thêm 10 ml dung dịch axit sunfosalixilic 10 %, trung hòa bằng dung dịch amoniac 25 % đến khi dung dịch chuyển sang màu vàng, cho dư 2 ml nữa. Định mức đến vạch bằng nước, lắc đều. Sau 15 phút đo mật độ quang của phức màu tại bước sóng 430 nm với cuvet có chiều dày lớp hấp thụ 10 ÷ 30 mm (tùy theo hàm lượng sắt).

Xây dựng đồ thị chuẩn:

Lập một dãy chuẩn với những thể tích dung dịch chuẩn của sắt theo thứ tự: 0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 ml trong các bình định mức 50 ml.Thêm tất cả các thuốc thử và tiếp tục tiến hành như khi phân tích mẫu.

8  Tính kết quả

8.1  Tính hàm lượng sắt (III) oxit tổng số

Hàm lượng sắt (III) oxit tổng số được tính theo công thức:

trong đó:

a: Lượng sắt (III) oxit tìm được theo đồ thị chuẩn ứng với mật độ quang đo được, mg.

V_h: Thể tích dung dịch mẫu lấy để phân tích, ml;

V_dm: Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml;

G: Khối lượng phần mẫu thử (g).

8.2. Sai số phân tích

Sai lệch lớn nhất giữa hai kết quả xác định song song hoặc đối song không vượt quá giá trị A trong bảng sau:

9  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Nhận dạng mẫu thử;

c) Tên và địa chỉ phòng thử nghiệm;

d) Ngày tiến hành thử nghiệm;

e) Ngày báo cáo kết quả thử;

f) Bất kỳ các đặc điểm đã ghi nhận trong quá trình xác định, các thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này có thể ảnh hưởng đến kết quả của mẫu thử.

Thư mục tài liệu tham khảo

Tiêu chuẩn ngành - Phương pháp trắc quang xác định hàm lượng sắt tổng số trong mẫu siliacat (T.C.N.01-VI PTH/94)