Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 11122:2015 Xác định hàm lượng sắt - Phương pháp quang phổ

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11122:2015

ISO 6685:1982

SẢN PHẨM HÓA HỌC SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ 1,10-PHENANTHROLIN

Chemical products for industrial use - General method for determination of iron content -1,10-Phenanthroline spectrophotometric method

Lời nói đầu

TCVN 11122:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 6685:1982.

TCVN 11122:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC47 Hóa học biên soạn, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

SẢN PHẨM HÓA HỌC SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ 1,10-PHENANTHROLIN

Chemical products for industrial use - General method for determination of iron content - 1,10-Phenanthroline spectrophotometric method

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng sắt trong dung dịch của sản phẩm hóa học sử dụng trong công nghiệp bằng phép đo quang phổ 1,10-phenanthrolin. Việc chuẩn bị dung dịch thử nghiệm và bất kỳ sự thay đổi nào đối với quy trình chung phải đề cập đến trong tiêu chuẩn cụ thể đối với sản phẩm hóa học mà phương pháp được áp dụng.

2  Lĩnh vực áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các mẫu thử có chứa Fe từ 10 µg đến 500 µg trong một thể tích không lớn hơn 60 ml.

Lượng lớn các kim loại kiềm, canxi, stronti, bari, magiê, mangan (III), asen (III), asen (V), urani (VI), chì, clorua, bromua, iodua, thiocyanat, axetat, clorat, nitrat, sulfat, sulfua, metaborat, selenat, citrat, tartat, phosphat và đến 100 mg germani (IV), trong dung dịch thử không gây nhiễu. Khi có mặt tartat, citrat, asenat hoặc nhiều hơn 100 mg phosphat, sẽ làm chậm quá trình tạo màu của phức.

Chi tiết các chất gây nhiễu và biện pháp khắc phục được nêu trong Phụ lục A.

3  Nguyên tắc

Khử toàn bộ sắt (III) có mặt trong dung dịch thử thành sắt (II) bằng axit ascorbic. Tạo phức đỏ-cam giữa sắt (II) và 1,10-phenanthrolin tại pH từ 2 đến 9, và đo độ hấp thụ quang của phức tạo thành tại bước sóng ứng với cực đại hấp thụ (510 nm).

Dưới các điều kiện xác định, phức được đo tại pH từ 4 đến 6.

4  Thuốc thử

Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử có cấp tinh khiết phân tích, và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

4.1  Axit clohydric, dung dịch 180 g/L.

Pha loãng 409 mL dung dịch axit clohydric [dung dịch 38 % (theo khối lượng)], khối lượng riêng (ρ) = 1,19 g/mL, đến 1000 mL với nước, lắc đều, thực hiện tất cả các biện pháp bảo vệ cần thiết.

4.2  Amoniac, dung dịch 85 g/L.

Pha loãng 374 mL dung dịch amoniac [dung dịch 25 % (theo khối lượng)], ρ = 0,910 g/mL, đến 1000 mL với nước và lắc đều.

4.3  Dung dịch đệm natri axetat/axit axetic, có pH = 4,5 tại nhiệt độ 20 ^oC.

Hòa tan 164 g natri axetat khan vào trong 500 mL nước, thêm 240 mL axit axetic băng, và pha loãng đến 1000 mL với nước.

4.4  Axit ascorbic, dung dịch 100 g/L.

Dung dịch được sử dụng trong 1 tuần.

4.5  1,10-Phenanthrolin hydroclorua monohydrat (C₁₂H₈N₂.HCI.H₂O) hoặc 1,10-phenanthrolin monohydrat (C₁₂H₈N₂.H₂O), dung dịch 1 g/L.

Hòa tan 1 g hoặc 1,10-Phenanthrolin hydroclorua monohydrat hoặc 1,10-phenanthrolin monohydrat trong nước và pha loãng đến 1000 mL.

Bảo quản dung dịch tránh ánh sáng. Chỉ dùng dung dịch không màu.

4.6  Sắt, dung dịch tiêu chuẩn tương ứng với 0,200 g Fe trong một lit.

Chuẩn bị bằng một trong những cách sau.

4.6.1  Cân 1,727 g amoni sắt (III) sulfat dodecahydrat [NH₄Fe(SO₄)₂.12H₂O], chính xác đến 0,001 g và hòa tan trong khoảng 200 mL nước. Chuyển định lượng vào bình định mức một vạch dung tích 1000 mL, thêm 20 mL dung dịch axit sulfuric đậm đặc (1+1), pha loãng đến vạch mức và lắc đều.

1 mL dung dịch này chứa 0,200 mg Fe.

4.6.2  Cân 0,200 g dây sắt tinh khiết (99,9 %), chính xác đến 0,001 g, cho vào trong cốc dung tích 100 mL và thêm 10 mL axit clohydric đậm đặc, ρ = 1,19 g/mL. Đun từ từ cho đến khi hòa tan hoàn toàn, để nguội, chuyển định lượng dung dịch vào bình định mức một vạch dung tích 1000 ml, pha loãng đến vạch mức và lắc đều.

1 mL dung dịch này chứa 0,200 mg Fe.

4.7  Sắt, dung dịch tiêu chuẩn tương ứng với 0,020 g Fe trong một lit.

Chuyển 50,0 mL dung dịch tiêu chuẩn sắt (4.6) vào bình định mức một vạch dung tích 500 mL, pha loãng đến vạch định mức và lắc đều.

1 mL dung dịch này chứa 20 µg Fe.

Chuẩn bị dung dịch này tại thời điểm sử dụng.

5  Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm, và

5.1  Thiết bị quang phổ, cuvet có chiều dài quang 1 cm, 2 cm và 4 cm hoặc 5 cm.

6  Cách tiến hành

6.1  Phần mẫu thử và chuẩn bị dung dịch thử nghiệm

Cân khối lượng phần mẫu thử và chuẩn bị dung dịch thử theo quy định tại tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm.

6.2  Phép thử trắng

Chuẩn bị dung dịch thử trắng đồng thời với dung dịch thử, sử dụng chính xác cùng lượng tất cả các thuốc thử được dùng để xác định, pha loãng đến cùng một thể tích và lấy một phần mẫu thử có cùng thể tích được dùng để xác định.

6.3  Chuẩn bị đường chuẩn

6.3.1  Chuẩn bị dung dịch so màu tiêu chuẩn, thực hiện phép đo quang phổ với cuvet có chiều dài quang 1 cm, 2 cm và 4 cm hoặc 5 cm.

Để xác định hàm lượng sắt dự kiến của dung dịch thử, lấy các thể tích dung dịch tiêu chuẩn sắt (4.7) vào dãy các bình định mức một vạch dung tích 100 mL, theo Bảng 1.

Bảng 1 - Thể tích dung dịch tiêu chuẩn sắt

6.3.2  Tạo màu

Xử lý lượng của mỗi bình như sau.

Pha loãng, nếu cần thiết, đến khoảng 60 mL với nước, nếu cần, điều chỉnh độ pH đến khoảng 2 bằng dung dịch axit clohydric (4.1), sử dụng giấy chỉ thị màu vàng để kiểm tra độ pH. Thêm 1 ml dung dịch dung dịch axit ascorbic (4.4), sau đó thêm 20 mL dung dịch đệm (4.3), và 10 mL dung dịch 1,10-Phenanthrolin (4.5), pha loãng đến vạch mức với nước và lắc đều. Để yên ít nhất 15 min.

6.3.3  Phép đo quang phổ

Thực hiện phép đo quang phổ, sử dụng thiết bị quang phổ (5.1), tại bước sóng cực đại hấp thụ (khoảng 510 nm), và sử dụng cuvet có chiều dài quang thích hợp (xem Bảng 1), sau khi điều chỉnh thiết bị về dải hấp thụ zero theo nước.

6.3.4  Dựng đường chuẩn

Đối với mỗi dung dịch tiêu chuẩn, hiệu chuẩn lại bằng cách lấy độ hấp thụ quang của từng dung dịch tiêu chuẩn trừ đi độ hấp thụ quang thuốc thử trong phép thử trắng. Dựng đường chuẩn, ví dụ, khối lượng sắt (Fe), tính bằng microgram, có trong 100 mL dung dịch so màu tiêu chuẩn theo trục hoành và giá trị dải hấp thụ được hiệu chỉnh tương ứng theo trục tung.

6.4  Phép xác định

6.4.1  Tạo màu

Lấy một phần dung dịch thử (6.1) chứa không lớn hơn 500 µg sắt (Fe) trong một thể tích 60 mL và một phần tương tự của dung dịch thử trắng. Pha loãng, nếu cần đến thể tích khoảng 60 mL, điều chỉnh pH đến khoảng 2 bằng dung dịch amoniac (4.2) hoặc dung dịch axit clohydric (4.1), sử dụng giấy chỉ thị màu vàng để kiểm tra pH. Chuyển định lượng dung dịch vào bình định mức một vạch dung tích 100 mL và tạo màu theo quy định trong 6.3.2.

Thêm 1 mL dung dịch dung dịch axit ascorbic (4.4), sau đó 20 mL dung dịch đệm (4.3), và 10 mL dung dịch 1,10-Phenanthrolin (4.5), pha loãng đến vạch mức bằng nước và lắc đều. Để yên ít nhất 15 min.

6.4.2  Phép đo quang phổ

Thực hiện phép đo quang trong hai dung dịch (6.4.1), sau khi tạo màu, theo quy trình cụ thể được đưa ra trong 6.3.3.

7  Biểu thị kết quả

7.1  Cách tính

Bằng đường chuẩn (6.3.4), xác định khối lượng Fe tương ứng với sự hấp thụ phần mẫu thử của dung dịch thử và dung dịch thử trắng được lấy để tạo màu.

Tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm sẽ đưa ra công thức áp dụng trong việc xử lý cuối cùng.

7.2  Độ lặp lại và độ tái lập

Thử nghiệm được thực hiện trong bảy phòng thí nghiệm đối với nhôm sulfat, amoni sulfat và dinatri tetraborat, mỗi loại chứa ba mức của sắt, kết quả thống kê được đưa ra trong Bảng 2.

Bảng 2 - Kết quả thống kê thử nghiệm độ chụm

8  Báo cáo thử nghiệm

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

a) Mọi thông tin cần thiết để nhận dạng đầy đủ mẫu;

b) Viện dẫn phương pháp chung sử dụng và tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm được phân tích;

c) Kết quả thử nghiệm và đơn vị tính được sử dụng;

d) Mọi dấu hiệu bất thường ghi nhận trong quá trình xác định;

e) Thao tác bất kỳ không bao gồm trong tiêu chuẩn này hoặc trong tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm được phân tích, hoặc lựa chọn tùy ý.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Chất gây nhiễu

A.1  Các cation xác định, đặc biệt thiếc (IV), antimon (III), antimon (IV), titan, zirconi, ceri (III) và bismut bị thủy phân trong dung dịch acxtat tại pH = 4, tuy nhiên, tồn tại trong dung dịch nếu có mặt đủ citrat hoặc tartrat. Với lượng đến 100 mg cation sẽ không tạo kết tủa nếu dung dịch đệm natri citrat (hoặc tartrat) được sử dụng thay thế dung dịch đệm axetat (4.3). Quá trình tạo màu sẽ được tăng tốc nếu nhiệt độ dung dịch tăng đến điểm sôi. Nếu sử dụng dung dịch đệm citrat hoặc tartrat, điều quan trọng phải tuân theo trình tự bổ sung thuốc thử, được quy định trong 6.4.1.

Việc bổ sung citrat cũng ngăn ngừa sự hình thành các phosphat không hòa tan.

A.2  Khi có mặt nhôm, sự thủy phân sẽ xảy ra nếu tiến hành tiếp các quy trình chung. Trong khi các gây nhiễu này có thể khắc phục bằng cách sử dụng đệm citrat hoặc tartrat thay thế cho đệm axetat (như trong trường hợp xuất hiện titan hoặc zirconi), nếu sự tạo màu được thực hiện trong khoảng pH từ 3,5 đến 4,2, nhôm sẽ không gây nhiễu (xem ISO 805 1)).

A.3  Cadimi, kẽm, niken, cobalt, và đồng hình thành phức hòa tan với 1,10-phenanthrolin. Nếu các kim loại đó có mặt, sự tạo màu bị chậm lại và làm giảm sự hấp thụ. Lấy lượng thuốc thử tối thiểu (4.5) cần bổ sung thuốc thử tương ứng với mỗi 0,1 mg sắt là 1,7 mL khi có mặt các kim loại gây nhiễu trên. Thuốc thử phải được bổ sung theo tỷ lệ 1 mL trong mỗi 0,1 g niken, cobalt hoặc đồng, trong mỗi 0,5 mg kẽm và trong mỗi 3 mg cadimi.

A.4  Dung dịch chứa ion mang màu có thể không được đo lại so với nước. Sử dụng dung dịch có cùng thành phần như của dung dịch thử, nhưng không có dung dịch 1,10-phenanthrolin làm đối chứng.

A.5  Khi có mặt của vonfam (V) hoặc molypden, thêm 1 mL dung dịch tartaric 300 g/L và điều chỉnh với dung dịch axit clohydric (4.1) hoặc dung dịch amoniac (4.2) cho đến khi chỉ còn kiềm mờ trên giấy quỳ. Thêm quá 1 đến 2 mL dung dịch amoniac (4.2), pha loãng đến khoảng 75 mL, thêm 1 mL dung dịch axit ascorbic (4.4), và 10 mL thuốc thử (4.5), gia nhiệt khoảng 5 min đến 10 min, tại nhiệt độ từ 90 ^oC đến 100 ^oC, để nguội đến nhiệt độ phòng, và pha loãng đến 100 mL. Với phương pháp thử này, lượng vonfam hoặc molypden đến 250 mg trong dung dịch thử nghiệm không gây nhiễu.

A.6  Bạc hình thành trong phức không bền với thuốc thử và axit clohydric, nhưng có thể ngăn ngừa bằng cách thêm thiosulfat theo quy trình sau:

Kết tủa tất cả bạc bằng cách thêm dung dịch natri clorua vừa đủ. Điều chỉnh pH trong khoảng 3 đến 5, và thêm axit ascorbic và dung dịch đệm như quy định trong 6.3.2. Sau đó thêm dung dịch natri thiosulfat pentahydrat 25 g/L cho đến khi kết tủa bị hòa tan, thêm 10 mL thuốc thử (4.5) và tiến hành tiếp như quy định trong 6.3.2. Với phương pháp thử này, lượng bạc đến 100 mg trong dung dịch thử không gây nhiễu.

A.7  Nếu thủy ngân (I) hoặc thủy ngân (II) có trong dung dịch thử nghiệm, clo có thể không được dung nạp. Điều chỉnh pH, trong trường hợp này, thực hiện với dung dịch axit nitric 252 g/L, đối với mỗi 5 mg thủy ngân có mặt trong dung dịch thử, 10 mL dung dịch thuốc thử (4.5) thêm vào đó theo quy định sử dụng.

A.8  Khối lượng nhiều hơn 10 mg rheni trong dung dịch thử hình thành 1,10-phenanthrolin perrhenat bị kết tủa.

A.9  Sự có mặt ion pyrophosphat làm chậm sự tạo màu và gây ảnh hưởng đến việc khử sắt (III) thành sắt (II). Lượng này đến 2 mg trong dung dịch thử không gây nhiễu nghiêm trọng nếu sự hấp thụ được ghi lại sau 30 min. Sự tạo màu có thể tăng tốc bằng cách tăng pH, tại pH = 8,8, có thể dung nạp đến 30 mg pyrophosphat trong dung dịch thử nghiệm.

A.10  Có thể dung nạp đến 500 mg các oxalat trong dung dịch thử nghiệm, sự tạo màu của dung dịch trên có xu hướng không hoàn toàn.

A.11  Có thể dung nạp đến 250 mg các florua trong dung dịch thử nghiệm, sư tạo màu của dung dịch trên có xu hướng không hoàn toàn. Việc khử sắt (III) thành sắt (II) bị ảnh hưởng.

A.12  Lượng vanadi (V) đến 200 mg trong dung dịch thử không gây nhiễu.

A.13  Bất kỳ selenit nào có mặt trong dung dịch thử đều phải bị oxy hóa thành selenat. Lượng đến 1000 mg không gây nhiễu.

A.14  Lượng cyanua đến 1 mg không gây nhiễu.