Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5920:1995 ISO 3112:1975 Đồng và hợp kim đồng-Xác định hàm lượng chì-Phương pháp chuẩn độ chiết

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 5920 : 1995

ISO 3112 : 1975

ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ CHIẾT

Copper and copper alloys - Determination of lead - Extracting titration method

Lời nói đầu

TCVN 5920 : 1995 hoàn toàn tương đương với ISO 3112 :1975.

TCVN 5920 : 1995 do Ban Kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 26 Đồng và hợp kim đồng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) ban hành.

Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính Phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ CHIẾT

Copper and copper alloys - Determination of lead - Extracting titration method

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp chuẩn độ chiết để xác định hàm lượng chì trong đồng và hợp kim đồng.

Phương pháp này áp dụng để xác định hàm lượng chì là nguyên tố hợp kim hoặc tạp chất trong đồng và hợp kim đồng.

2. Nguyên lý

Xác định hàm lượng chì bằng chuẩn độ chiết, dùng dung dịch dithizon trong clorofom làm chất chuẩn độ và sử dụng thiết bị chuẩn độ đặc biệt có trang bị máy khuấy tốc độ cao.

3. Hóa chất

Các hóa chất phải có độ tinh khiết phân tích, sử dụng nước cất hoặc nước đã khử ion.

3.1. Hỗn hợp axit

Trộn một lượng axit clohydric (d 1,19 g/ml) với một lượng axit nitric (d 1,4 g/ml) và một lượng nước.

3.2. Axit clohydric, 6 N.

3.3. Dung dịch amoniăc (d 0,91 g/ml).

3.4. Amonixitrat, dung dịch amoniăc chứa 20 g axit xitric và 400 ml amoniăc (d 0,91 g/ml) trong 1 lít (pH của dung dịch là 11,2).

3.5. Amonixitrat, dung dịch amoniăc chứa 100 g axit xitric và 500 ml amoniăc (d 0,91 g/ml) trong 1 lít (pH của dung dịch là 10,9).

3.6. Axit xitric, dung dịch 333 g/l.

3.7. Dung dịch hydroxylamin clohydric

Hòa tan 100 g hydroxylamin clohydric trong khoảng 700 ml nước, dùng amoniăc điều chỉnh pH bằng 8,8 và định mức đến 1 lít.

3.8. Kali xianua dung dịch 100 g/l, được pha chế trong bình có thể tích không đổi và phải bảo quản trong bình polyêtylen.

3.9. Dung dịch dithizon gốc

Hòa tan 0,320 g dung dịch dithizon trong 1000 ml clorofom đã chưng cất lại và giữ dung dịch này tránh ánh sáng (các chai thủy tinh màu nâu cũng không thích hợp bởi chúng dễ phân hủy dithizon).

3.10. Dung dịch dithizon chuẩn

Hoà 300 g dung dịch dithizon gốc (3.9) và 680 ml clorofom (1 ml dung dịch này tương đương 25 µg chì). Để chuẩn hóa dung dịch này cần tiếp tục như sau:

Cho 5 ml axit clohydric (3.2), 25 ml dung dịch chì thử (3.12) và 10 ml dung dịch amoniăc amoni xitrat (3.4) vào dụng cụ chuẩn độ, khuấy kiểm tra dung dịch có thuộc tính amoniăc hay không bằng cách nhỏ 2 giọt đến 3 giọt dung dịch đồng (3.13), cho thêm 5 ml dung dịch hydrôxylamin clohydric (3.7) và 5 ml dung dịch kali xianua (3.8) và chuẩn độ. Lượng dithizon dùng hết từ 35 ml đến 45 ml. Dung dịch phải được chuẩn hóa hàng ngày. Trong trường hợp xác định hàm lượng chì cao, cần phải chuẩn hóa dung dịch ngay trước khi phân tích.

3.11. Dung dịch chì chuẩn

Hòa tan 1,000 g chì (hàm lượng chì > 99,95 %) trong 30 ml axit nitric 1 + 2, đun sôi để thoát ôxit nitơ và pha loãng đến 1000 ml.

3.12. Dung dịch chì thử, chứa 40 mg chì trong 1 lít

Trộn 40,0 ml dung dịch chì chuẩn (3.11) với 20 ml axit clohydric (3.2) và định mức đến 1 lit.

3.13. Dung dịch đồng

Hòa tan lạnh 2,0 g đồng không chứa chì (hàm lượng chì < 0,0005 %) trong 20 ml axit clohydric (3.2) và cho từ từ ít một 20 ml hydro peôxit (30 %). Khi phản ứng kết thúc, khử hydro peôxit dư bằng cách đun sôi, và pha loãng đến 1 lít.

3.14. Clorofom, loại dithizon đặc biệt.

4. Thiết bị

4.1. Thiết bị phòng thí nghiệm loại thông thường.

4.2. Thiết bị chuẩn độ đặc biệt (Hình 1) bao gồm các phần sau:

a) bình chuẩn độ hình trụ;

b) máy khuấy tốc độ cao;

c) buret tự động1).

Bình trụ chuẩn độ có đường kính trong 33 mm, chiều cao 120 mm, dung tích khoảng 100 ml có một tấm ngăn mỏng làm bằng PTFE rộng 9 mm, dài khoảng 90 mm, dày 4 mm, được kẹp ở vị trí thẳng đứng, và một van tháo ở phía dưới.

Máy khuấy tốc độ cao chạy bằng động cơ điện một chiều có thể điều chỉnh từ 0 V đến 15 V, với dòng cực đại là 1,5 A. Máy khuấy kiểu chân vịt 3 cánh (đường kính của vòng cánh khoảng 150 mm) được nối với động cơ bằng ống nối thép không rỉ có đường kính trong 5 mm, ống nối này được bắt ren vào đầu trục của động cơ. Tốc độ khuấy thích hợp nhất là từ 7000 vòng/phút đến 10000 vòng/phút. Ở tốc độ này, máy khuấy phải định tâm tốt.

Nó được gắn vào ống nối bằng sáp cứng thí dụ như “Picein”. Quá trình định tâm được thực hiện trong khi động cơ đang chạy và trước khi chất sáp đông cứng hoàn toàn. Có thể dùng thiết bị khuấy kiểu khác, nếu có thể đạt tốc độ khuấy tương tự (hiệu quả của thiết bị khuấy sẽ cao hơn khi giảm khoảng cách giữa các cách khuấy và tấm ngăn).

Buret tự nạp gồm một bình chứa 1 lít bằng thủy tinh trắng được phủ lớp cản quang. Các khóa của buret được làm bằng PTFE.

CHÚ THÍCH - Dùng thiết bị chuẩn độ đặc biệt như đã mô tả ở trên sẽ tạo thuận lợi lớn trong quá trình xác định. Tuy nhiên về nguyên lý, các thiết bị khuấy cơ học khác và thậm chí lắc tay đều có thể được áp dụng.

5. Lấy mẫu

Lấy mẫu theo ISO/R 1811.

6. Cách tiến hành

6.1. Đối với hàm lượng chì từ 0,02 % đến 0,5 % (m/m)

Cách tiến hành này được áp dụng nếu hợp kim:

- Không chứa Bi (0,01 % Bi cho kết quả sai 0,015 % Pb).

- Hàm lượng Be thấp hơn 0,01 %.

- Hàm lượng P thấp hơn 0,2 %.

Hòa tan 1,000 g mẫu trong bình định mức 100 ml với 15 ml hỗn hợp axit (3.1), đun sôi một chút, làm nguội và định mức đến vạch mức. Dùng pipet cho 25 ml dung dịch này vào thiết bị chuẩn độ, thêm và khuấy 10 ml dung dịch axit xitric (3.6), 20 ml dung dịch amôni xitrat (3.5), 5 ml dung dịch hydrôxylamin clohydric (3.7), 15 ml dung dịch kali xianua (3.8) và cuối cùng là 1 ml dung dịch dithizon (3.10). Nếu pha clorofom chuyển thành đỏ thì cho thêm 1 ml nữa, và tiếp tục cho nhiều lần mỗi lần 1 ml nhưng tổng không quá 10 ml.

Khuấy khoảng 30 giây và sau đó tháo chất chiết màu đỏ có chứa chì vào cốc 100 ml, cốc này đã được rửa sạch chì bằng dung dịch dithizon.

Tiếp tục chuẩn độ cho tới sau khi thêm 1 ml dung dịch dithizon và khuấy khoảng 30 giây, dung dịch dithizon màu đỏ chuyển thành màu hoa cà, và ghi lại thể tích dung dịch dithizon đã dùng. Tháo phần chất hữu cơ vào cốc.

Cho thêm 2 ml dung dịch dithizon và 2 ml clorofom (3.14) vào pha nước và khuấy trong khoảng 60 giây. Nếu chất chiết vẫn giữ màu xanh lá cây, thì cho thêm 2 ml dung dịch dithizon một lần nữa, lại khuấy khoảng 60 giây và gộp các pha hữu cơ vào cốc.

Cho hỗn hợp các chất chiết vào thiết bị chuẩn độ đã được làm sạch, chứa 20 ml nước và 5 ml axit clohydric (3.2). Khuấy trong 10 giây để lại chuyển chì sang pha nước, tháo và loại bỏ pha clorofom. Cho vào pha nước 2 giọt dung dịch đồng (3.13), 10 ml dung dịch amoniăc amonixitrat (3.4), 5 ml dung dịch hydrôxylamin clohydric (3.7), 5 ml dung dịch kali xianua (3.8) và lại chuẩn độ với dung dịch dithizon (3.10).

Cho nhiều lần, mỗi lần nhỏ hơn 2 ml một tổng lượng không quá 10 ml dung dịch dithizon đã dùng để chuẩn độ thô. Khuấy trong 30 giây sau mỗi lần cho thêm và tháo chất chiết. Rửa pha nước bằng 2 ml clorofom (3.14) và khuấy khoảng 2 giây, tháo clorofom dùng để rửa và tiếp tục chuẩn độ bằng dung dịch dithizon mỗi lần 0,2 ml, cho thêm mỗi lần 2 ml clorofom. Khuấy trong 30 giây tháo chất chiết sau mỗi lần, cho thêm và rửa pha nước bằng 2 ml clorofom như đã mô tả ở trên.

Điểm cuối đạt được khi chất chiết cuối cùng vẫn giữ màu xanh lá cây sáng. Giá trị chuẩn độ khi đó là tổng của tất cả các lần cho vào trước đây làm tăng lượng chất chiết màu xanh lá cây sáng (bao gồm cả các chất chiết có màu trung gian).

Xác định giá trị mẫu trắng của các hóa chất bằng cùng cách trên.

6.2. Đối với hàm lượng chì từ 0,4 % đến 25 % (m/m)

Có hai cách A và B

6.2.1. Yêu cầu đối với cách A

- Hợp kim phải không chứa Bi (0,01 % Bi cho kết quả sai 0,015 % Pb);

- Hàm lượng P của hợp kim phải nhỏ hơn 0,5 %;

- Hàm lượng Be phải nhỏ hơn 0, 005 %;

- Tổng hàm lượng Al, Co, Cr, Ti và Zn không vượt quá hàm lượng Pb;

- Tổng hàm lượng Fe và Sn không vượt quá hai lần hàm lượng Pb.

6.2.2. Yêu cầu đối với cách B

- Hợp kim phải không chứa Bi (0,01 % Bi cho kết quả sai 0,015 % Pb);

- Hàm lượng P của hợp kim phải thấp hơn 0,5 %;

- Hàm lượng Be phải thấp hơn 0,03 %.

6.2.3. Chuẩn bị dung dịch gốc

Hòa tan lượng mẫu cần thử trong lượng axit hỗn hợp (3.1), đun sôi một chút, làm nguội và định mức trong bình đong đến thể tích tương ứng theo chỉ dẫn trong Bảng 1.

6.2.4. Cách tiến hành A

Dùng pipet cho 20 ml dung dịch gốc vào bình chuẩn độ đang chứa 5 ml dung dịch amôni xitrat (3.5) cho thêm 5 ml dung dịch hydroxylamin clohydric (3.7), khuấy một chút và cho thêm 5 ml dung dịch kali xianua (3.8). Trong trường hợp các hợp kim chứa Fe, dung dịch sẽ có màu vàng.

Cho 1 ml dung dịch dithizon (3.10) và khuấy để chuẩn độ thô hàm lượng chì. Nếu pha clorofom chuyển thành đỏ, cần cho thêm 1 ml nữa và cứ tiếp tục thêm mỗi lần 1 ml, nhưng toàn bộ không được quá 10 ml. Khuấy khoảng 30 giây và tháo chất chiết màu đỏ. Tiếp tục chuẩn độ cho tới sau khi thêm 1 ml dithizon và khuấy trong 30 giây dung dịch dithizon đỏ sẽ chuyển màu hoa cà - hơi đỏ. Tháo các chất chiết ra.

Điểm kết thúc được nhận biết như trong trường hợp 6.1, là sự tạo ra chất chiết màu xanh lá cây sáng ổn định.

Để xác định chính xác, cho thêm vào mẫu thử và làm nhiều lần một tổng lượng không quá 30 ml dung dịch đã được chuẩn bị để chuẩn độ trong thiết bị chuẩn độ và không quá 1 ml dung dịch dithizon cần thiết cho chuẩn độ thô. Khuấy trong 30 giây sau mỗi lần cho thêm và tháo chất chiết. Sau đó rửa pha nước bằng cách cho 2 ml clorofom (3.14) và khuấy trong 2 giây, tháo clorofom rửa và tiếp tục chuẩn độ với những lượng 0,1 ml dung dịch dithizon đồng thời cho thêm mỗi lần 2 ml clorofom. Khuấy trong 30 giây, tháo chất chiết sau mỗi lần cho thêm và rửa pha nước bằng 2 ml clorofom như đã mô tả ở trên. Tiếp tục chuẩn độ cho đến khi chất chiết cuối cùng giữ được màu xanh lá cây sáng. Các lần cho thêm tạo ra các màu trung gian cũng cần được tính vào (như cách tiến hành trong 6.1).

Xác định giá trị mẫu trắng của các hóa chất bằng cùng cách trên.

6.2.5. Cách tiến hành B

Dùng pipet cho 20 ml dung dịch gốc vào bình chuẩn độ. Khuấy và cho 5 ml dung dịch axit xitric (3.6), 15 ml dung dịch amoni xitrat (3.5), 5 ml dung dịch hydroxylamin clohydric (3.7) và 5 ml dung dịch kali xianua (3.8). Chuẩn độ thô như trong 6.2.4 và gộp các chất chiết chứa Pb vào cốc 100 ml đã được rửa sạch chì bằng dung dịch dithizon. Trước khi tháo các chất chiết cuối cùng mà màu xanh lá cây của nó vẫn ổn định, cần cho thêm 2 ml dung dịch dithizon và khuấy trong 60 giây. Đổ nhanh chất chiết màu xanh lá cây này vào cùng cốc trên.

Cho các chất chiết đã gộp lại vào bình chuẩn độ đã được làm sạch đang chứa 20 ml nước và 5 ml axit clohydric (3.2). Khuấy trong 10 giây để lại chuyển chì vào pha nước, và tháo pha clorofom. Cho vào dung dịch axit clohydric 2 giọt dung dịch đồng (3.13), 10 ml dung dịch amoniăc amôni xianua (3.4), 5 ml dung dịch hydroxylamin clohydric (3.7), và 5 ml dung dịch kali xianua (3.8), và chuẩn độ như được mô tả trong 6.2.4 để xác định chính xác như trên.

Xác định giá trị mẫu trắng của các hóa chất bằng cùng cách trên.

Bảng 1

7. Cách tính kết quả

Hàm lượng chì theo phần trăm khối lượng được tính theo công thức:

trong đó:

V₁ là thể tích dung dịch dithizon dùng để xác định, tính bằng mililít;

V₂ là thể tích dung dịch dithizon dùng cho mẫu trắng, tính bằng mililít; C là đương lượng chì của dung dịch dithizon, tính bằng µg/l;

m là khối lượng của phần mẫu thử, tính bằng miligam.

8. Biên bản thử

a) số hiệu và tên tiêu chuẩn này, các tiêu chuẩn tham khảo;

b) kết quả và phương pháp tính được dùng;

c) mọi đặc điểm bất thường được ghi nhận trong quá trình xác định;

d) mọi thao tác không qui định trong tiêu chuẩn này hoặc trong các tiêu chuẩn tham khảo hoặc được coi là tùy ý lựa chọn.

Hình 1 - Thiết bị chuẩn độ đặc biệt