Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6318:1997 ISO 8053:1995 Cao su và latex - Xác định hàm lượng đồng - Phương pháp quang phổ

TIÊU CHUẨN VIỆTNAM

TCVN 6318 :1997

CAO SU VÀ LATEX – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ĐỒNG – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ

Rubber and latex - Determination of copper content- Photometric method

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp quang phổ để xác định tổng lượng vết của đồng trong cao su thô, latex và cao su phối liệu, cho cả cao su thiên nhiện và cao su tổng hợp.

Phương pháp này có thể áp dụng cho cao su chứa silic, với điều kiện là có xử lý bằng axit flohydric trong quá trình thử.

Phương pháp này có độ nhạy nhỏ hơn 1mg đồng / kg.

2. Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 5598 : 1997 (ISO 123 :1985 ( E)) Latex cao su - Lấy mẫu

TCVN 6316 : 1997 (ISO 124 :1992 (E)) Latex cao su – Xác địmh tổng hàm lượng chất rắn

TCVN 6089 : 1995 (ISO 247 : 1990 ( E)) Cao su thiên nhiên – Xác định hàm lượng tro

ISO 648 : 1997 Dụng cụ thuỷ tinh phòng thí nghiệm – Các ống hút có một vạch

TCVN 6086 :1995 (ISO 1795 : 1974 ( E)) Cao su thiên nhiên - Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử

3. Nguyên tắc

Mẫu cao su được tro hoá hay phân huỷ trong hỗn hợp axit nitric và axit sunfuric đậm đặc. Sau đó loại số lượng canxi thừa ( nếu có ) và tạo phức với bất kỳ chất sắt nào với sự có mặt của amoni xitrat. Sau đó kiềm hoá, dung dịch tách ra được trộn với một dung dịch dietyldithiocarbamat 1.1.1 tricloroetan để tạo thành và tách ra phần phức hợp màu vàng của đồng. Dung dịch này được đo bằng phương pháp quang phổ kế và so sánh với kết quả đo dung dịch chuẩn thích hợp trên, từ đó xác định hàm lượng của đồng.

4. Thuốc thử và vật liệu

Cảnh báo- Càn phải thận trọng khi phân tích vết của kim loại, các biện pháp an toàn phải được tuân thủ. Cần lưu ý các qui định về sức khoe và an toàn trong khi tiến hành các quá trình được qui định trong tiêu chuẩn này.

Trong suốt qua trình phân tích, chỉ sử dụng loại hoá chất tinh khiết phân tích và chỉ dùng nước cất hay nước có độ tinh khiết rương đương.

4.1 Natri sunfat khan

4.2 Axit sunfuric đậm đặc , ρ = 1,84 g /cm³.

4.3 Axit nitric đậm đặc, ρ = 1,42 g /cm³.

4.4 Hỗn hợp axit clohydric và axit nitric, được điều chế như sau:

 Trộn với nhau :

- 2 thể tích axit clohydric, ρ = 1,18 g /cm³

- 1 thể tích axit nitric, ρ = 1,42 g /cm³

- 3 thể tích nước.

4,5 Hydro peroxit , 30 %

4.6 Dung dịch amoniac , ρ = 0,890 g / cm³

4.7 Axitclohydric, c( HCl) = nồng độ 5 mol / dm³

4.8 Axit fluohydric, ρ = 1,13 g/cm

4.9 Dung dịch axit xitric Hoà tan 50 g axit xitric trong 100 cm³ nước.

4.10 Dung dịch kẽm dietyldithiocarbamat

Hoà tan 1g kẽm dietyldithiocarbamat rắn trong 1 000 cm³ 1.1.1 tricloroetan. Nếu kẽm dietyldithiocarbamat trong nước và thêm 2 g kẽm sunfat heptahydrat. Phần chiết ra có kẽm dietyldithocarbamat được trộn với 1000 cm³ với 1.1.1 tricloroetan. Dung dịch này bền ít hơn 6 tháng khi được bảo quản trong chai thuỷ tinh không bị phản quang

4.11. Đồng, dung dịch chuẩn chứa 0,01 g Cu / dm³

Cân 0,393 g đồng sunfat pentahydrat ( CuSO₄.5 H₂O) cho vào một ly nhỏ và hoà tan trong nước. Thêm vào 3 cm³ axit sunfuric đậm đặc( 4.2), chuyển dung dịch qua bình định mức 1000 cm³(5.6) vf pha loãng với nước tới vạch để làm dung dịch dự trữ. Dùng pipet hút 10 cm³ dung dịch dự trữ vào trong bình định mức 100 cm³ ( 5.6) và pha loãng với nước tới vạch định mức.

1 cm³ của dung dịch này chứa 0,01 mg Cu.

Điều chế mới từ nguồn dung dịch dự trữ khi cần thiết,

4.12 Magie oxit

4.13 Giấy quỳ

4.14 Giấy lọc ( loại giấy cứng, kháng axit)

5. Thiết bị

Dụng cụ thông thường dùng trong phòng thí nghiệm và

5.1 Máy quang phổ hấp thụ hoặc quang phố kế có khả năng đo mật quang ở dải sóng khoảng 435 nm ứng với ống so màu thích hợp có độ dài là 10 mm.

5.2 Bình Kendan có dung tích 100 cm³ bằng silic hay thuỷ tinh boro silicat

5.3 Chén sứ hay đĩa sứ, silic hay platin, dung tích 50 cm³ đối với mẫu nhỏ hoặc dung tích lớn hơn đối với mẫu lớn hơn.

Đặc biệt là đồ bằng sứ hay silic nếu bị ăn mòn nên bôi khoảng 0,1 g magie oxit, bôi ở phần đáy và một phần thành xung quanh. Việc làm này hạn chế thấp nhât khả năng đông hấp nhất khả năng đồng hấp thụ qua vách bị ăn mòn vf các chất độn ( nếu có ) thay vào đồ magie oxit sẽ bị hấp thụ. Nếu dùng dụng cụ bằng platin thì không cần xử lý bằng magie oxit.

5.4 Pipet, 25 cm³ đáp ứng các yêu cầu của ISO 648:1997

5.5 Cân phân tích, chính xác đến 0,1 mg

5.6 Bình định mức, một vạc dung tích 100 cm³và 1000 cm³đáp ứng các yêu cầu của ISO 1042 : 1983

5.7 Bếp điện hoặc bếp cát

5.8 Đũa khuấy, bằng platin

6. Lấy mẫu

6.1 Đối với cao su thô, tiến hành lấy mẫu và chuẩn bị mẫu theo TCVN 6086 : 1995 (ISO 1796 : 1982 ( E)).

6.2 Đối với latex, tiến hành lấy mẫu theo một trong các phương pháp được qui định trong TCVN 5598 :1997 (ISO 123 : 1985(E)).

6.3 Đối với cao su phối liệu , tiến hành lấy mẫu sao cho có được một mẫu đại diện cao su phối liệu

7. Cách tiến hành

Tiến hành lập lại thử nghiệm hai lần.

7.1 Mẫu thử rắn cần phải chuẩn bị bằng cách cán mẫu ( 7.1.1 ) và / hoặc chia nhỏ ( 7.1.2)

7.1.1 Cân mẫu 6 lần giữa hai ống cán nguội của máy cán phòng thí nghiệm có khe hở giữa hai trục là 0,5 mm, cuộn tròn mẫu cao su mỗi lần cán và trở đầu cuộn cao su cho lần cán tiếp theo.

7.1.2 Cắt mẫu thành từng mảng nhỏ không lớn hơn 0,1 g.

7.1.3 Cân chính xác đến 1 mg một mẫu thử có khối lượng từ 2 g đến 10 g được chọn từ mẫu lấy theo 6.1 ; 6.2 hay 6.3 , trong trường hợp mẫu rắn phải chuẩn bị theo 7.1

Cỡ mẫu thử phụ thuộc vào lượng đồng có mặt trong mẫu có thể được chọn sao cho có mức hấp thụ đọc từ 0,3 đến 0,8 đơn vị; trong trường hợp hàm lượng đồng rất thấp, ở số đọc giảm 10 lần của thang hấp thụ , cỡ mẫu thử thích hợp sẽ tuỳ thuộc vào kinh nghiệm.

7.2 Hoà tan mẫu thử để đo đồng phải được tiến hành bằng cách tro hoá ( 7.2.1 ) hay công phá mẫu thử bằng axit ( 7.2.2). Nếu cao su chứa clorin nên dùng phương pháp công phá mẫu bằng axit ( 7.2.2).

7.2.1 Tro hoá phần mẫu thử theo đúng phương pháp A hay phương pháp B của TCVN 6987 :1995 (ISO 247 : 1990 (E)). Sau đó tro hoá làm ướt tro bằng 0,5 cm³ tới 1 cm³ nước, sau đó thêm 10 cm³ hỗn hợp axit ( 4.4) đậy bằng mặt kính đồng hồ và đốt vào khoảng 100⁰ C từ 30 đến 60 phút. Nếu tro tan hoàn toàn , chuyển lượng dung dịch vào một bình tam giác nhỏ và tiếp tục làm đúng theo 7.3

Nếu tro hoá không hoàn toàn hoặc nếu có mặt silicat đã biết tiếp tục làm như sau:

Dùng một mẫu thử mới và một chén platin mới. Lập lại sự tro hoá theo đúng phương pháp A hay phương pháp B của TCVN 6087 :1995 (ISO 247 :1990 ( E)). Sau khi tro hoá, thêm vào vài giọt axit sunfuric ( 4.2) và đun cho bôc hơi. Để nguội và thêm vào ba giọt axit sunfuric nữa và 5 cm³ axit fluohydrric. Đun trên bếp điện hay bếp cát ( 5.7 ) khuấy bằng đũa platin ( 5.8 ) và làm bay hơi đến khô cạn. Lập lại quá trình này hai lần hoặc làm cho đến khi nhận thấy toàn bộ silicat biến mất, khi ấy không còn khói trắng của silicon tetrafluorid. Để nguội, làm ướt chén tro với một lượng từ 0,5 cm³ tới 1 cm³ nước, thêm 10 cm³ hỗn hợp axit 9 4.4) đậy kín bằng mặt đồng hồ và đun ở 100 ⁰ C từ 30 đến 60 phút, chuyển lượng dung dịch vào trong bình tam giác nhỏ và tiếp tục làm đúng theo 7.3

7.2.2 Công phá mẫu thử với 4 cm³ axit sunfuric ( 4.2) và 3cm³ axit nitric ( 4.3) trong bình Kendan ( 5.2). Làm ấm bình để bắt đầu sự phản ứng.

Chú thích 1 - Lưọng hoá chất ở 7.2.2 cho một mẫu thử là 2 g.Nếu dùng mẫu thử lớn hơn thì cần lượng axit nhiều hơn.

7.2.2.1 Nếu phản ứng trở nên quá mạnh, làm nguội bình trong một ly nước lạnh. Khi phản ứng ban đầu giảm, đun nhẹ hỗn hợp cho đến khi ngừng phản ứng mạnh và kế đến đun mạnh hơn nữa cho đến khi hỗn hợp sẫm màu. Thêm 1 cm³ axit nitric, đun nóng hỗn hợp sau mỗi lần thêm axit cho đến khi hỗn hợp sẫm màu. Tiếp tục thao tác này cho đến khi dung dịch trở nên không màu hoặc có mầu vàng nhạt và không đủ làm sậm màu khi đun thêm nữa. Nếu việc phân huỷ mẫu bị kéo dài, cần phải thêm khoảng 1cm³ axit sunfuric đển ngăn chặn hỗn hợp bị đóng rắn. Phá huỷ hoàn toàn các vết hữu cơ, để nguội hỗn hợp và thêm 0,5 cm³ hydro peroxit ( 4.5) và hai giọt axit nitric. Sau đó đun dung dịch cho bốc hơi, lập lại việc thêm vào và đun cho đến khi màu của dung dịch không còn giảm nữa.

Làm nguội dung dịch, pha lonãg với 10 cm³ nước và làm bay hơi. Cuối cùng làm nguội dung dịch và thêm vào 5 cm³ nước.

7.2.2.2 Nếu dung dịch thử ở giai đoạn này không có chất không hoà tan, chuyển axit công phá mẫu tới một bình tam giác. Tuy nhiên nếu dung dịch thử chứa chất không hoà tan, lọc phần dung dịch bên trên qua một tờ giấy lọc nhỏ vào trong bình tam giác, giữ lại càng nhiều càng tốt chất không tan còn lại trong bình Ken dan, đun dung dịch đến sôi và lắc mạnh thành bình. Lọc qua giấy lọc vào bình tam giác. Rửa bình Kendan i ba lần mỗi lần 5 cm³ nước, chúng cũng được gom vào bình.

7.3 Thêm 5 cm³ dung dịch axit citric ( 4.9) vào trong bình tam giác và nếu khi làm nguội, dung dịch vẫn trong, trung hoà nó bằng cách thêm vào từng giọt dung dịch amoniac( 4.6) dùng một miếng giấy quỳ nhỏ làm chất chỉ thị. Nếu canxi sunfat kết tinh bên trong dung dịch khi làm nguội, thì làm lạnh bình và hỗn hợp tới khoảng 10⁰ C, lọc vào trong bình tam giác thứ hai, rửa và lọc ba lần, mỗi lần 2 cm³ nước lạnh trước khi trung hoà bằng dung dịch amoniac ( 4.6). Làm nguội dung dịch, ví dụ bằng cách ngâm vào dùng nước chảy liên tục, chuyển vào một phễu tách, thêm vào 2 cm³ dung dịch amoniac nữa và sau đó thêm nước để pha loãng khoảng 40 cm³ . Dùng ống hút thêm 25 cm³ kẽm dietyldithiocarbamat ( 4.10) cho vào dung dịch và lắc 2 phút. Ngay sau khi tách lớp, chiết lớp 1.1.1 tricloroetan vào trong bình có nút đậy chứa 0,1 g natri sunfat khan ( 4.1). Nếu dung dịch còn đục sau khi để yên 30 phút thì thêm chút ít natri sunfat khan cho đến khi dung dịch trở nên trong..

7.4 Lọc dung dịch 1.1.1 tricloroetan qua lớp bông thuỷ tinh hay giấy lọc nhỏ và cho vào ống màu của máy quang phổ hấp thụ hoặc quang phổ kế ( 5.1) và đo mật độ hấp thụ tại vùng có bước sóng dùng trong việc chuẩn bị vẽ đồ thị ( xem mục 8 ) dùng cho 1.1.1 tricloroetan vào ống so màu đối chứng. Hiệu chỉnh số đọc bằng cách trừ đi độ hấp thụ của dung dịch mầu trắng.

7.5 Tiến hành xác định mẫu trắng bằng cách dùng và đúng cách lượng hoá chất thích hợp, nhưng không có phần mẫu thử . Mẫu trắng không được lớn hơn 2 mg Cu / kg.

8. Dựng đường cong chuẩn

8.1 Chuẩn bị một loạt dung dịch chuẩn, mỗi dung dịch chứa 5 cm³ axit sunfuric ( 4.2 ) được pha loãng với 10 cm³ nước . Thêm vào mỗi dung dịch này một lượng dung dịch đồng chuẩn thay đổi từ 0 đến 10 cm³ , sau đó thêm 5 cm³ dung dịch axit xitric( 4.9 ). Thêm từng giọt dung dịch amoniac ( 4.6) cho đến khi dung dịch vừa có tính kiềm với giấy quỳ ( 4.13 )

Làm nguội dung dịch và chuyển vào một phễu tách riêng biệt và thêm vào mỗi dung dịch 2 cm³ dung dịch amoniac nữa. Dùng một pipet ( 5.4) thêm vào mỗi dung dịch 25 cm³ hoá chất kẽm dietyldithiocarbamat ( 4.10) và lắc trong 2 phút. Ngay sau khi tách lớp, chiết lớp 1.1.1 tricloroetan vào một bình có nắp đậy chứa khoảng 0,1 g natri sunfat khan.

Nếu magie oxit được sử dụng để tro hoá mẫu thử ( xem 5 .3 ) số lượng tương tự nên có thì trong mỗi dung dịch chuẩn thêm vào một lượng tương ứng.

8.2 Từng dung dịch 1.1.1 tricloroetan này được lọc qua lớp bông thuỷ tinh hay giấy lọc nhỏ ( 4.14) vào trong ống so màu của máy quang phổ hấp thụ hay quang phổ kế ( 5.1 ) và đo độ hấp thụ tại bước sóng hấp thụ cực đại ( bước sóng khoảng 435 nm ), dùng 1.1.1 tricloroetan vào ống màu đối chứng. Hiệu chỉnh số đọc bằng cách trừ đi độ hấp thụ của dung dịch không chứa đồng.

8.3 Đánh dấu trên đồ thị đọc được từng nồng độ tương ứng thích hợp của đồng để vẽ đồ thị, mà đồ thị phải được kiểm tra một cách đều đặn theo các điều kiện cụ thể và loại của thiết bị được sử dụng.

9. Biểu thị kết quả

9.1 Bằng đồ thị hiệu chuẩn, xác định nồng độ của đồng tương ứng với trị số hiệu chỉnh và từ đó tính toán ra hàm lượng đồng của mẫu thử nghiệm.

9.2 Kết quả được tính bằng miligam đồng/ kg.

9.3 Kết quả là giá trị tring bình của kết quả hai lần thử nghiệm

10. Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả gồm các thông tin sau:

a) số hiệu của tiêu chuẩn này;

b) tất cả các chi tiết cần thiết để nhận biết về mẫu thử;

c) phương pháp tro hoá được dùng;

d) có tiến hành xử lý bằng hydro fluorit không;

e) các kết quả thử và đơn vị sử dụng;

f) các đặc điểm bất thường ghi nhận trong quá trình thử

g) bất kỳ thao tác nào được thực hiện không qui định trong tiêu chuẩn này cũng như bất kỳ thao tác nào được xem như tuỳ ý

h) ngày thử