Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5914:1995 ISO 5194:1981 Nhôm và hợp kim nhôm-Xác định hàm lượng kẽm-Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 5914 - 1995

ISO 5194 - 1981

NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM –

PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ

NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

Aluminium and aluminium alloys - Determination of zinc content - Flame atomic absorption spectrometric method

Lời nói đầu

TCVN 5914 - 1995 hoàn toàn tương đương với ISO 5194 - 1981 (E);

TCVN 5914 - 1995 do Ban Kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 79 - Kim loại mầu và hợp kim của kim loại mầu - biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng đề nghị và được Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành.

NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM 

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM

PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ

NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

Aluminium and aluminium alloys

 Determination of zinc content

 Flame atomic absorption spectrometric method

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa để xác định hàm lượng kẽm trong nhôm và hợp kim nhôm.

Phương pháp này áp dụng cho sản phẩm có hàm lượng kẽm (Zn) từ 0,002 đến 6% (m/m).

2 Nguyên lý

 Hòa tan phần mẫu thử trong axit clohydric và hydrô peôxit. Phun dung dịch vào trong ngọn lửa không khí axêtylen và so sánh độ hấp thụ của vạch kẽm cộng hưởng trong dung dịch thử (thông thường ở bước sóng 213,9 nm) với của kẽm trong dung dịch chuẩn.

3 Hóa chất

Trong quá trình phân tích, chỉ được dùng hóa chất có độ tinh khiết phân tích và nước cất hoặc nước đã khử ion.

3.1 Nhôm, tinh khiết cao (độ tinh khiết 99,99%) không chứa kẽm.

3.2 Axit clohydric, d xấp xỉ 1,10 g/ml, dung dịch 20% (m/m) hoặc xấp xỉ 6 mol/l.

Pha loãng 500 ml axit clohydric, d xấp xỉ 1,19 g/ml, dung dịch 38% (m/m) hoặc xấp xỉ 12 mol/l với 500 ml nước.

3.3 Hydrô peôxit, dung dịch khoảng 30% (m/m).

3.4 Axit sunfuric, d xấp xỉ 1,48 g/ml, dung dịch 58% (m/m) hoặc xấp xỉ 9 mol/l.

Trong lúc khuấy và làm nguội cho 50 ml axit sunfuric, d xấp xỉ 1,84 g/ml, dung dịch 96% (m/m) hoặc xấp xỉ 18 mol/l vào trong 40 ml nước. Làm nguội tiếp, pha loãng đến vạch mức trong bình định mức 100 ml, và lắc kỹ.

3.5 Axit flohydric, d xấp xỉ 1,13 g/ml, dung dịch xấp xỉ 40% (m/m).

3.6 Axit nitric, d xấp xỉ 1,4 g/ml, dung dịch 68% (m/m) hoặc xấp xỉ 15 mol/l.

3.7 Nhôm, dung dịch 20 g/l

Cân chính xác đến 0,01 g lượng mẫu 20 g nhôm tinh khiết cao đã được làm sạch trước bằng axit (3.1), cho vào trong cốc 1000 ml và đậy bằng nắp kính đồng hồ. Cho từng ít một 600 ml dung dịch axit clohydric (3.2) và nếu cần thì thêm một giọt thủy ngân kim loại để tăng cường phân hủy. Nếu cần, đun nóng từ từ để dễ hòa tan. Sau đó nhỏ vài giọt dung dịch hydrô peôxit (3.3) và đun sôi vài phút để khử hydrô peôxit dư. Sau khi làm nguội, cho hết vào bình định mức 1000 ml, pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

3.8 Nhôm dung dịch 2 g/l

Cho 50,0 ml dung dịch nhôm (3.7) vào bình định mức 500 ml, cho thêm 270 ml dung dịch axit clohydric (3.2) pha loãng đến  vạch mức và lắc kỹ.

3.9 Kẽm, dung dịch chuẩn tương ứng 1g Zn trong 1 lít

Cân 1 g kẽm (độ tinh khiết ≥ 99,99%) chính xác đến 0,001 g. Cho vào cốc 400 ml và đậy bằng nắp kính đồng hồ. Thêm từng ít một 50 ml dung dịch axit clohydric (3.2) và nếu cần thì đun nóng từ từ, để hòa tan hoàn toàn. Sau khi làm nguội, cho hết vào bình định mức 1000 ml, pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 1 mg kẽm.

3.10 Kẽm, dung dịch chuẩn tương ứng 0,05 g Zn trong 1 lít

Cho 50,0 ml dung dịch kẽm chuẩn (3.9) vào bình định mức 1000 ml, pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 0,05 mg kẽm.

3.11 Kẽm, dung dịch chuẩn tương ứng 0,01 g Zn trong 1 lít

Cho 10,0 ml dung dịch kẽm chuẩn (3.9) vào bình định mức 1000 ml, pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 0,01 mg Zn.

4 Thiết bị

Thiết bị phòng thí nghiệm loại thông thường, và

4.1 Buret, khắc vạch từng 0,05 ml.

4.2 Quang phổ kế hấp thụ nguyên tử, có mỏ đốt  không khí - axêtylen.

4.3 Khí nén (máy nén khí phòng thí nghiệm hoặc bình khí nén).

4.4 Axêtylen, trong bình axêtylen.

4.5 Đèn catốt rỗng-kẽm.

5 Lấy mẫu

5.1 Mẫu phòng thí nghiệm.

5.2 Mẫu thử.

Dùng các mảnh vụn có độ dày không quá 1 mm, nhận được bằng cách phay hoặc khoan.

6 Cách tiến hành

6.1 Phần mẫu thử

Cân 1 g mẫu thử (5.2) chính xác đến 0,001 g.

6.2 Xây dựng đường chuẩn

6.2.1 Chuẩn bị các dung dịch chuẩn

6.2.1.1 Hàm lượng kẽm từ 0,002 đến 0,03% (m/m)

Dùng buret (4.1) cho lần lượt vào một dãy chín bình định mức 100 ml các lượng dung dịch kẽm chuẩn (3.10) và (3.11) như đã ghi trong bảng 1. Cho vào mỗi bình 50 ml dung dịch nhôm (3.7), pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Bảng 1

^*Thử mẫu trắng cho đường chuẩn của các hóa chất.

6.2.1.2 Hàm lượng kẽm từ 0,02 đến 0,3% (m/m)

Dùng buret (4.1) cho lần lượt vào một dãy chín bình định mức 100 ml các lượng dung dịch kẽm chuẩn (3.10 và 3.11) như đã ghi trong bảng 2. Cho vào mỗi bình 5 ml của dung dịch nhôm (3.7), pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Bảng 2

^*Thử mẫu trắng cho đường chuẩn của các hóa chất.

6.2.1.3 Hàm lượng kẽm từ 0,2 đến 3% (m/m)

Dùng buret (4.1) cho lần lượt vào một loạt chín bình định mức 100 ml các lượng dung dịch kẽm chuẩn (3.10 và 3.11) như ghi trong bảng 3. Cho vào mỗi bình 5 ml của dung dịch nhôm (3.8), pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Bảng 3

^*Thử mẫu trắng cho đường chuẩn của các hóa chất.

6.2.1.4 Hàm lượng kẽm từ 3 đến 6% (m/m)

Dùng buret (4.1) cho lần lượt vào một dãy sáu bình định mức 100 ml các lượng dung dịch kẽm chuẩn (3.10) như đã ghi trong bảng 4. Cho vào mỗi bình 2,5 ml của dung dịch nhôm (3.8), pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Bảng 4

^*Thử mẫu trắng cho đường chuẩn của các hóa chất.

6.2.2 Đo quang phổ

Bật quang phổ kế (4.2) có đèn catốt rỗng-kẽm (4.5). Chạy máy đủ thời gian để ổn định làm việc. Điều chỉnh bước sóng về khoảng 213,9 nm, đặt độ nhạy và khe hở cho phù hợp. Điều chỉnh áp suất của không khí và axêtylen theo đặc tính của mỏ đốt-bộ phun sao cho nhận được ngọn lửa trong, không phát quang và ngọn lửa ôxi hóa.

Phun dung dịch chuẩn (6.2.1.1, 6.2.1.2, 6.2.1.3 hoặc 6.2.1.4) vào ngọn lửa và đo độ hấp thụ của chúng. Cần thận trọng để bảo đảm thể tích các dung dịch chuẩn được phun vào ngọn lửa trong một đơn vị thời gian là không đổi trong cả quá trình, xây dựng đường chuẩn.

Chú thích: Phải phun nước vào mỏ đốt sau mỗi lần đo.

6.2.3 Xây dựng đường chuẩn

Ví dụ, vẽ đường chuẩn có hoành độ biểu thị khối lượng tính bằng miligam của kẽm chứa trong 100 ml các dung dịch chuẩn và tung độ biểu thị các giá trị tương ứng của độ hấp thụ của mỗi mẫu đã được hiệu chỉnh với mẫu trắng cho đường chuẩn của các hóa chất (điểm 0).

6.3 Cách xác định

6.3.1 Chuẩn bị dung dịch thử

Cho phần mẫu (6.1) vào cốc 250 ml và đậy lại bằng mặt kính đồng hồ. Thêm từ 30 đến 40 ml nước, và sau đó cho từng ít một 30 ml dung dịch axít clohydric. Nếu cần, đun nóng từ từ để hòa tan hoàn toàn. Nhỏ vài giọt dung dịch hydro peôxit (3.3) và đun sôi khoảng 10 phút để khử hydro peôxit dư.

Nếu còn chất không tan, có nghĩa là có silic, thì phải lọc dung dịch; gộp giấy lọc và chất không tan cho vào chén platin và nung thành tro, nhưng phải giữ sao cho không cháy thành ngọn lửa. Nung ở khoảng 550^oC. Sau khi làm nguội, cho 2 ml dung dịch axit sunfuric (3.4), 5 ml dung dịch axit flohydric (3.5) và nhỏ từng giọt dung dịch axit nitric (3.6) bằng cùng một cách để nhận được dung dịch trong (khoảng 1 ml). Cho bốc hơi tới khô và nung lại ở khoảng 700^oC trong vài phút để silicon bốc hơi hết. Sau khi làm nguội, hòa phần không bốc hơi vào dung dịch với lượng ít nhất có thể được dung dịch axit clohydric (3.2), nếu cần thì lọc và gộp hết nước lọc này vào dung dịch đã nhận được trước đây.

6.3.1.1 Hàm lượng kẽm từ 0,002 đến 0,03% (m/m)

Cho hết dung dịch (6.3.1) vào bình định mức 100 ml pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Dùng đường chuẩn 6.2.1.1 đối với dung dịch này.

6.3.1.2 Hàm lượng kẽm từ 0,02 đến 0,3% (m/m)

Cho hết dung dịch (6.3.1) vào bình định mức 1000 ml pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Dùng đường chuẩn 6.2.1.2 cho dung dịch này.

6.3.1.3 Hàm lượng kẽm từ 0,2 đến 3% (m/m)

Cho hết dung dịch (6.3.1) vào bình định mức 500 ml pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ. Sau đó cho 50,0 ml dung dịch này vào bình định mức 1000 ml, cùng với 27 ml dung dịch axit clohydric (3.2), pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Dùng đường chuẩn 6.2.1.3 cho dung dịch này.

6.3.1.4 Hàm lượng kẽm từ 3 đến 6% (m/m)

Cho hết dung dịch (6.3.1) vào bình định mức 1000 ml, pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ. Sau đó cho 50,0 ml dung dịch này vào bình định mức 1000 ml khác, cùng với 13,5 ml dung dịch axit clohydric (3.2), pha loãng đến vạch mức và lắc kỹ.

Dùng đường chuẩn 6.2.1.4 cho dung dịch này.

6.3.2 Mẫu trắng

Song song với quá trình phân tích mẫu thực, mẫu trắng được phân tích theo cùng cách và cùng lượng các hóa chất đã được dùng trong quá trình xác định, nhưng thay phần mẫu thử bằng 1 g nhôm tinh khiết cao (3.1) được cân chính xác đến 0,001 g.

6.3.3 Đo quang phổ

Đo độ hấp thụ của dung dịch thử (6.3.1.1, 6.3.1.2, 6.3.1.3 hoặc 6.3.1.4) dung dịch mẫu trắng (6.3.2) và các dung dịch chuẩn thích hợp (6.2.1.1, 6.2.1.2, 6.2.1.3 hoặc 6.2.1.4) tiếp tục theo quy định trong 6.2.2, và thận trọng khoanh đo độ hấp thụ của dung dịch thử và dung dịch mẫu trắng với hai dung dịch chuẩn có hàm lượng kẽm gần nhau nhất có thể được tương ứng với hàm lượng sẽ được xác định.

7 Cách tính kết quả

Dùng đường chuẩn, xác định hàm lượng kẽm tương ứng với các phép đo quang phổ dung dịch thử và dung dịch mẫu trắng.

Hàm lượng kẽm theo phần trăm khối lượng, được tính bằng công thức:

Trong đó:

 là khối lượng phần mẫu thử, g (có nghĩa là 1 g);

 là khối lượng kẽm trong dung dịch mẫu trắng, mg;

 là khối lượng kẽm trong phần mẫu thử (toàn bộ hoặc phần dung dịch) dùng để đo quang phổ, mg;

 là tỉ số giữa thể tích hòa tan của dung dịch thử và thể tích các dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn (R = 1 đối với các dung dịch thử được chuẩn bị theo 6.3.1.1, R = 10 đối với các dung dịch thử được chuẩn bị theo 6.3.1.2, R = 100 đối với các dung dịch được chuẩn bị theo 6.3.1.3 và R = 200 đối với dung dịch thử được chuẩn bị theo 6.3.1.4).

8 Biên bản thử

Biên bản thử bao gồm các nội dung sau:

a) Xác định mẫu thử;

b) Số hiệu và tên tiêu chuẩn này, các tài liệu tham khảo;

c) Các kết quả và phương pháp tính được dùng;

d) Mọi đặc điểm bất thường được ghi nhận trong quá trình xác định;

e) Mọi thao tác, không quy định trong tiêu chuẩn này hoặc được coi là tự ý lựa chọn.