TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7207-1:2002 (ISO 10136-1 : 1993) VỀ THUỶ TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THUỶ TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 1: XÁC ĐỊNH SILIC DIOXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7207-1 : 2002

ISO 10136 -1 : 1993

THỦY TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THỦY TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 1: XÁC ĐỊNH SILIC DIOXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

Glass and glassware – Analysis of extract solutions – Part 1: Determinatin of silicon dioxide by molecular absorption spectrometry

Lời nói đầu

TCVN 7207-1 : 2002 hoàn toàn tương đương với 10136-1 : 1993.

TCVN 7207-1 : 2002 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC 48 Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

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.

THỦY TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THỦY TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 1: XÁC ĐỊNH SILIC DIOXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

Glass and glassware – Analysis of extract solutions – Part 1: Determinatin of silicon dioxide by molecular absorption spectrometry

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử để xác định hàm lượng silic, được biểu thị dưới dạng silic dioxid hoặc silica (SiO₂), giải phóng ra dung dịch chiết trong qui trình thử độ bền nước.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho phân tích dung dịch chiết thu được từ bất kỳ loại thủy tinh hoặc dụng cụ bằng thủy tinh nào, kể cả loại dùng trong phòng thí nghiệm hoặc trong dược phẩm, ví dụ thủy tinh borosilicat (như thủy tinh borosilicat 3.3 theo ISO 3585: 1991), thủy tinh trung tính hoặc thủy tinh natri canxi silicat qui định trong ISO 4802 [³] [⁴], bao bì bằng thủy tinh dùng cho thực phẩm và đồ uống, dụng cụ đựng thức ăn hoặc dụng cụ nấu bếp. Có thể lấy dung dịch chiết từ các dụng cụ bằng thủy tinh, ví dụ theo ISO 4802, hoặc từ thủy tinh là vật liệu, ví dụ như khi thử theo ISO 719[1] hoặc ISO 720[2]. Hơn nữa, tiêu chuẩn này còn có thể áp dụng cho các dung dịch chiết thu được bằng bất kỳ phương pháp xác định độ bền nước nào cho thủy tinh hoặc dụng cụ bằng thủy tinh.

2. Tiêu chuẩn viện dẫn

TCVN 7149 – 2 : 2002 (ISO 385-2:1984), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Buret – Phần 2: Buret không quy định thời gian chờ.

TCVN 7150 – 1 : 2002 (ISO 835-1 :1981) Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Pipet chia độ – Phần 1: Yêu cầu chung.

TCVN 7150 – 2 : 2002 (ISO 835-2 :1981) Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Pipet chia độ – Phần 2: Pipet chia độ không quy định thời gian chờ.

TCVN 7150 – 3 : 2002 (ISO 835-3 :1981) Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Pipet chia độ – Phần 3: Pipet chia độ có quy định thời gian chờ 15 giây.

TCVN 7151 : 2002 (ISO 648-1977), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Pipet một mức.

TCVN 7153 : 2002 (ISO 1042:1998) Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Bình định mức.

TCVN 7154 : 2002 (ISO 3819:1985) Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Cốc thí nghiệm có mỏ.

ISO 3585 :1991 Borosilicate glass 3.3 – Properties (Thủy tinh borosilicat 3.3 – Tính chất).

TCVN 4851 – 89 (ISO 3696:1987) Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

ISO 6955 :1982 Analytical spectroscopic method – Flame emission, atomic absorption, and atomic fluorescence – Vocabulary (Phương pháp phân tích quang phổ – Phát xạ ngọn lửa, hấp thụ nguyên tử và huỳnh quang nguyên tử – Từ vựng).

ISO 7056:1981 Plastics laboratory ware – Beakers (Dụng cụ thí nghiệm bằng nhựa – Cốc thí nghiệm có mỏ).

3. Định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng những định nghĩa sau đây:

3.1. Dung dịch chiết (extract solution): Dung dịch nước thu được từ phản ứng của thủy tinh với nước ở những điều kiện đặc biệt.

3.2. Dung dịch mẫu đo (sample measuring solution): Dung dịch thực tế dùng để đo nồng độ của chất cần phân tích. Dung dịch có thể không pha loãng, pha loãng hoặc dung dịch chiết cải biến.

3.3. Chất cần phân tích (analyte): Nguyên tố hoặc thành phần cần xác định.

3.4. Dung dịch gốc (stock solution): Dung dịch có thành phần thích hợp chứa chất cần phân tích được biểu thị dưới dạng oxid có nồng độ cao đã biết.

3.5. Dung dịch chuẩn (standard solution): Dung dịch chứa chất cần phân tích được biểu thị dưới dạng oxid có nồng độ thích hợp đã biết để pha các dung dịch hiệu chuẩn hoặc dung dịch chuẩn so sánh.

3.6. Dãy các dung dịch hiệu chuẩn; dung dịch chuẩn so sánh (set of calibration solutions; set of refernce solutions): Tập hợp các dung dịch chuẩn so sánh đơn hoặc tổng hợp có nồng độ chất cần phân tích khác nhau. Dung dịch “0”, theo nguyên tắc là dung dịch có nồng độ chất cần phân tích bằng “0” (ISO 6955: 1982).

3.7. Quang phổ hấp thụ phân tử (MAS) (molecular absorption spectrometry): Kỹ thuật xác định nồng độ chất cần phân tích trong dung dịch bằng cách đo mật độ quang của phức mầu của chất cần phân tích.

3.8. Dung dịch mẫu trắng (blank test solution): Dung dịch được chuẩn bị giống như dung dịch mẫu đo nhưng không chứa chất cần phân tích để xác định.

4. Nguyên tắc

Xử lý dung dịch chiết để phân tích và tạo ra phức silicon molybdat xanh bằng cách dùng amônium molybdat và một dung dịch khử. Dùng cuvet 10 mm đo mật độ quang của chất phức màu dung dịch mẫu đo bằng máy đo quang phổ hấp thụ phân tử ở bước sóng 800 nm.

5. Thuốc thử

Trong quá trình thử, trừ khi có qui định khác, chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích (TKPT) và nước cất loại 1 hoặc loại 2 theo TCVN 4851 – 89 (ISO 3696:1987).

Nếu chỉ qui định axit và amoni hidroxid theo tên và công thức hoá học, có nghĩa là loại thuốc thử có nồng độ đậm đặc. Nồng độ của dung dịch axit hoặc amoni hidroxid pha loãng được qui định là tỷ lệ thể tích thuốc thử có nồng độ đậm đặc và thể tích nước cho trước sẽ được thêm vào. Ví dụ, 1+3 có nghĩa là 1 thể tích dung dịch thuốc thử có nồng độ đậm đặc hòa tan với 3 thể tích nước.

Dung dịch chuẩn thương phẩm thích hợp dùng cho quang phổ có thể sử dụng để chuẩn bị dung dịch gốc hoặc dung dịch chuẩn.

5.1. Axit 4-amino-3-hydroxynaphtalen-1-sulfonic hoặc axit 1-amino-2-hydroxynaphtalen-4- sulfonic [NH₂C₁₀H₅(OH)SO₃H]

5.2. Amonium molybdat [(NH₄)₆ Mo₇O₂₄. 4H₂O], dung dịch nước 60 g/l

5.3. Axit boric (H₃BO₃), dung dịch 50 g/l

5.4. 2,4-Dinitrophenol [2,4-(NO ₂)₂C₆H₃OH], dung dịch chỉ thị 1 g/l

5.5. Axit clohydric (HCl), r = 1,19 g/ml

5.5.1. Axit clohydric, pha loãng 1+ 5

5.5.2. Axit clohydric, pha loãng 1 + 24

5.6. Dung dịch axit fluorhydric (HF), r = 1,13 g/ml.

5.7. Dung dịch khử

Hoà 0,7 g natri sulfit (5.15) trong 20 ml nước, thêm 0,15 g axit 4-amino-3-hydroxynaphtalen-1-sulfonic hoặc axit 1-amino-2-hydroxynaphtalen-4- sulfonic (5.1) và khuấy cho tan hết. hòa tan 9 g natri metabisulfit (5.14) trong 160 ml nước và chuyển cả hai dung dịch trên vào một bình định mức 200 ml (6.7). Thêm nước đến vạch dấu rồi lắc đều.

Phải loại bỏ dung dịch này khi có màu xanh nhạt.

5.8. Silic dioxid ( còn gọi là silica) (SiO₂)

Dùng cát silica mịn có chứa ít nhất 99,9 % (m/m) (SiO₂), sấy khô ở nhiệt độ thấp nhất là 110 ⁰C.

5.9. Silica, dung dịch gốc

Cân khoảng 1 g silica (5.8) chính xác đến 0,1 mg trong một chén platin (6.6). Thêm 4,5 g natri cacbonat (5.11) và trộn đều bằng đũa khô (không dùng đũa bằng thủy tinh). Chuyển hỗn hợp này vào giữa chén và dàn mỏng đều trong vùng có đường kính khoảng 30 mm. Phủ lên hỗn hợp này 0,5 g natri cacbonat (5.11), càng đều càng tốt, sau đó nhẹ nhàng chải sạch các hạt hỗn hợp bám ở đũa khuấy vào chén.

Đậy chén có hỗn hợp này bằng nắp platin (6.6) và đặt vào lò nung ở nhiệt độ 300 ⁰C đến 400 ⁰C. Nâng dần nhiệt độ trong lò lên cho đến khi đạt tới 1100 ⁰C và giữ ở nhiệt độ đó trong khoảng 10 phút hoặc cho đến khi hỗn hợp nóng chảy hoàn toàn. Lấy chén ra khỏi lò nung và lắc nhẹ hỗn hợp nóng chảy để liên kết các phần nhỏ còn lại. Để nguội, tráng rửa mặt dưới của nắp chén bằng nước nóng sau đó hòa tan hỗn hợp nóng chảy trong nước nóng. Để nguội, chuyển dung dịch hỗn hợp trên vào bình định mức 1 000 ml (6.7), thêm nước đến vạch dấu và lắc đều.

Chuyển dung dịch trên vào chai nhựa (6.3) để bảo quản.

1 ml dung dịch này chứa 1 mg SiO₂ .

5.10. Silica, dung dịch chuẩn

Dùng pipet một mức (6.10) lấy 10,00 ml dung dịch silica gốc (5.9) chuyển vào bình định mức 1000 ml  (6.7), thêm nước cho đến vạch dấu rồi lắc đều.

Dung dịch này chỉ được pha trước khi sử dụng

1 ml dung dịch này chứa 10 mg SiO₂ .

5.11. Cacbonat natri (Na₂CO₃), khan.

5.12. Dung dịch natri hydroxid, c(NaOH) ≈ 2 mol/l, bảo quản trong bình nhựa (6.3).

5.13. Dung dịch natri hydroxid, c(NaOH) ≈ 0,1 mol/l, bảo quản trong bình nhựa (6.3).

5.14. Natri metabisulfit ( Na₂S₂O₅).

5.15. Natri sulfit (Na₂SO₃), khan.

5.16. Axit tartaric [(CHOH.COOH)₂] dung dịch 200 g/l.

6. Thiết bị, dụng cụ

Các dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh, trừ pipet và buret, đều được sản xuất bằng thủy tinh borosilicat, thích hợp nhất là loại 3.3 phù hợp với các yêu cầu qui định trong ISO 3585: 1991.

Các dụng thí nghiệm thông thường khác:

6.1. Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử, có khả năng đo mật độ quang ở bước sóng 800 nm.

6.2. Cuvet, 10 mm.

6.3. Bình nhựa, có nút đậy và dung tích thích hợp , ví dụ khoảng 1000 ml.

6.4. Cốc thí nghiệm có mỏ, dung tích 100 ml và phù hợp với các qui định trong TCVN 7154 : 2002 (ISO 3819: 1985).

6.5. Cốc thí nghiệm có mỏ bằng nhựa, dung tích thích hợp, ví dụ khoảng 200 ml và phù hợp với các qui định trong ISO 7056.

6.6. Chén platin, có nắp, dung tích khoảng 75 ml.

6.7. Bình định mức, dung tích thích hợp và phù hợp với các yêu cầu đối với bình định mức cấp A qui định trong TCVN 7153: 2002 (ISO 1042: 1998).

6.8. Pipet chia độ bằng nhựa, dung tích 1 ml.

6.9. Pipet chia độ, dung tích 5 ml và phù hợp với các yêu cầu đối với pipet chia độ cấp A qui định trong TCVN 7150 – 1 ¸ 3: 2002 (ISO 835 -1 ¸ 3 : 1981).

6.10. Pipette một mức, dung tích thích hợp và phù hợp với các yêu cầu đối với pipet một mức cấp A qui định trong TCVN 7151: 2002 (ISO 648: 1977).

6.11. Buret, dung tích thích hợp 10 ml và phù hợp với các yêu cầu đối với buret cấp A qui định trong TCVN 7149 – 2: 2002 (ISO 385-2: 1984).

6.12. Cân, có giá trị độ chia 0,1 mg.

6.13. Máy đo pH, có điện cực thủy tinh và calomel hoặc các điện cực hỗn hợp.

6.14. Máy khuấy từ, có que khuấy bọc nhựa.

6.15. Giấy lọc, loại không có tro được rửa 2 lần bằng axit, và được qui định như sau:

loại “thưa” hoặc “thô” có độ xốp thông thường dùng để lọc nhôm hydroxid;

loại “trung bình” có độ xốp thông thường dùng để lọc canxi oxalat;

loại “mịn” hoặc “tinh” có độ xốp thông thường dùng để lọc bari sulfat.

7. Lấy mẫu và mẫu

Mẫu để phân tích là dung dịch chiết nhận được theo bất kỳ qui trình thử độ bền nước nào.

8. Cách tiến hành

8.1. Chuẩn bị và đo dung dịch mẫu đo và dung dịch mẫu trắng

8.1.1. Dung dịch mẫu đo

Dùng pipet một mức hút 20 ml dung dịch chiết cho vào cốc thí nghiệm (6.4) và axit hóa bằng axit clohydric (5.5.2) và kiểm tra bằng máy đo pH (6.13) cho đến giá trị pH = 3. Sau đó đun sôi, để nguội và điều chỉnh pH cho đến khi pH = 5 bằng cách thêm dung dịch natri hydroxid (5.13). Dùng giấy lọc thích hợp (6.15), lọc dung dịch vào cốc thí nghiệm có mỏ bằng nhựa 200 ml (6.5) và khuấy bằng máy khuấy từ (xem 6.14). Rửa giấy lọc cẩn thận bằng từng lượng nhỏ nước ấm (tối đa là 10 ml) hứng vào chính cốc nhựa đó. Điều quan trọng là phải khuấy liên tục trong suốt quá trình thêm dung dịch vào và chỉ dừng khuấy trước khi chuyển dung dịch vào bình định mức 100 ml (6.7).

Thêm một giọt dung dịch 2,4- dinitrophenol [2,4-(NO ₂)₂C₆H₃OH] (5.4) và trung hòa bằng dung dịch natri hydroxit (5.12) hoặc axit clohydric (5.5.1) cho đến khi dung dịch bắt đầu chuyển sang màu vàng. Dùng pipet chia độ bằng nhựa (6.8) thêm 0 , 5 ml dung dịch axit flourhydric (5.6), để yên trong 3 phút. Thêm 40 ml dung dịch axit boric (5.3) và để yên trong 3 phút, sau đó thêm 5 ml amonium molybdat (5.2). Để yên trong 10 phút, sau đó thêm 5 ml dung dịch axit tartaric (5.16) và 5 ml dung dịch khử (5.7). Khuấy đều, nhấc cốc nhựa ra khỏi máy khuấy từ và chuyển dung dịch vào bình định mức 100 ml (6.7). Thêm nước cho đến vạch dấu và để yên cho đến khi sự chuyển màu của dung dịch kết thúc (khoảng 2 giờ là đủ).

8.1.2. Dung dịch mẫu trắng

Chuẩn bị dung dịch mẫu trắng bằng cách lấy 20 ml nước và sau đó lần lượt làm các thao tác giống như đã làm đối với dung dịch mẫu đo ở trên.

8.1.3. Đo mật độ quang

Dùng cuvet 10 mm (6.2) đo mật độ quang của dung dịch mẫu đo ở bước sóng 800 nm (xem 6.1) và cũng làm như vậy đối với dung dịch mẫu trắng, lấy dung dịch “0” làm dung dịch chuẩn so sánh (xem 3.6).

8.2. Chuẩn bị đồ thị hiệu chuẩn

Dùng buret (6.11) chuyển các thể tích của các dung dịch chuẩn silica (5.10) đã được đo chính xác cho vào các cốc nhựa riêng biệt có dung tích 200 ml (6.5) để phủ dải từ 0 đến 150 mg SiO₂. Pha loãng với nước mỗi cốc đến khoảng 20 ml. Đặt vào máy khuấy từ (6.14), thêm 1 giọt 2,4-dinitrophenol (5.4), sau đó thêm 5 ml monium molybdat (5.2) và xuất hiện màu xanh nhạt của axit silicmolybdenic như đã mô tả trong 8.1.1.

Đo mật độ quang của các dung dịch ở bước sóng 800 nm (6.1) bằng các cuvet 10 mm (6.2) so sánh với dung dịch “0”. Lập quan hệ giữa mật độ quang của dung dịch theo khối lượng của silica trong dung dịch đó để xây dựng đồ thị hiệu chuẩn.

9. Biểu thị kết quả

Xác định khối lượng silic dioxid (SiO₂) trong dung dịch mẫu đo (8.1.1) và trong dung dịch mẫu trắng (8.1.2) từ đồ thị hiệu chuẩn (8.2). Lấy giá trị của khối lượng silic dioxid (SiO₂) trong dung dịch mẫu đo trừ đi khối lượng silic dioxid (SiO₂) trong dung dịch mẫu trắng, tính hàm lượng của silic dioxid trong dung dịch chiết và biểu thị bằng microgam SiO₂ trên mililit dung dịch chiết.

10. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau:

a) viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) nhận dạng mẫu chiết’;

c) viện dẫn phương pháp thử độ bền nước đã sử dụng (xem Phụ lục A) để tạo thành dung dịch chiết;

d) các kết quả thu được, biểu thị bằng microgam SiO₂ trên mililit dung dịch chiết;

e) những điều bất thường được ghi lại trong quá trình xác định.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Tài liệu tham khảo

[1] ISO 719 :1985 , Glass – Hydrolytic resistance of glass grains at 98 ⁰C – Method of test and classification.

[2] ISO 720 :1985 , Glass – Hydrolytic resistance of glass grains at 121 ⁰C – Method of test and classification.

[3] ISO 4802 – 1 :1988 , Glassware – Hydrolytic resistance of the interior surfaces of glass containers – Part 1: Determination by titration method and classification.

[4] ISO 4802 – 2 :1988 , Glassware – Hydrolytic resistance of the interior surfaces of glass containers – Part 2: Determination by flame spectrometry and classification.

[5] ISO 6286 :1982, Molecular absorption spectrometry – Vocabulary – General – Apparatus.

[6] The chemical durability of glass: the determination of silica in extract solutions. (A report by Sub Committee A2 of the International Commission on Glass). Glass technology, 1975, vol. 16. No. 4, pp. 80-83.