TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7207-2:2002 (ISO 10136-2 : 1993) VỀ THUỶ TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THUỶ TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 2: XÁC ĐỊNH NATRI OXIT VÀ KALI OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGỌN LỬA

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7207-2 : 2002

ISO 10136 -2 : 1993

THỦY TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THỦY TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 2: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI OXIT VÀ KALI OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGỌN LỬA

Glass and glassware – Analysis of extract solutions – Part 2: Determination of sodium oxide and potassium oxide by flame spectrometric methods

Lời nói đầu

TCVN 7207-2 : 2002 hoàn toàn tương đương với 10136-2 : 1993.

TCVN 7207-2 : 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 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.

THỦY TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THỦY TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 2: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI OXIT VÀ KALI OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGỌN LỬA

Glass and glassware – Analysis of extract solutions – Part 2: Determination of sodium oxide and potassium oxide by flame spectrometric methods

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp quang phổ ngọn lửa, hoặc sử dụng phương pháp phát xạ nguyên tử (như trong kỹ thuật quang phổ ngọn lửa dùng kính lọc) hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượng natri và kali, được biểu thị dưới dạng natri oxit (Na₂O) và kali oxit (K₂O), 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.

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, 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).

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 oxit 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 oxit 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 reference 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 nguyên tử ngọn lửa (FAAS) (flame atomic absorption spectrometry): Kỹ thuật xác định hàm lượng các nguyên tố hóa học trên cơ sở đo sự hấp thụ của tia điện từ đặc trưng của pha khí trong ngọn lửa.

3.8. Quang phổ phát xạ ngọn lửa (FES) (flame emission spectrometry): Phương pháp xác định các nguyên tố hóa học trên cơ sở đo cường độ tia điện từ đặc trưng phát ra trong ngọn lửa bởi các nguyên tử hoặc phân tử. (ISO 6955 : 1982).

3.9. Quang phổ phát xạ ngọn lửa dùng kính lọc FES (filter flame spectrometry): Phương pháp tương đương quang phổ phát xạ ngọn lửa (FES) (3.8) có sử dụng các kính lọc để chọn các vạch cần phát hiện.

3.10. Dung dịch đệm hóa quang phổ (spectrochemical buffer solution): Dung dịch của một hoặc nhiều chất được thêm vào dung dịch mẫu đo và vào các dung dịch chuẩn so sánh để giảm nhiễu trong quá trình đo quang phổ ngọn lửa.

3.11. Khoảng làm việc tối ưu (optimum working range)

Khoảng nồng độ của một chất phân tích qua đó mối liên quan giữa độ hấp thụ (hoặc sự phát xạ) và nồng độ được biểu thị bằng một đường thẳng tuyến tính.

4. Nguyên tắc

Phun dịch chiết cần phân tích vào ngọn lửa của đầu đốt của máy đo quang phổ hấp thụ hoặc máy đo quang phổ phát xạ, nếu cần có thể thêm một lượng dung dịch đệm hóa quang phổ, hoặc không thêm dung dịch đệm này vào ngọn lửa khi sử dụng máy đo quang phổ ngọn lửa có kính lọc. Đối với FES và FAAS, để xác định natri và kali, dùng các vạch phổ của chúng ở các bước sóng 589,0 nm và 766,5 nm, sử dụng dãy dung dịch chuẩn so sánh. Đối với máy đo quang phổ ngọn lửa có kính lọc, dùng các kính lọc đặc biệt để xác định natri và kali.

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 hydroxit theo tên và công thức hóa học, có nghĩa là loại thuốc thử có nồng độ đậm đặc. Nồng độ của dung dịch axit hoặc amoni hydroxit 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 clohydric (HCl), r = 1,19 g/ml.

5.1.1. Axit clohydric, pha loãng 1+1

5.1.2. Axit clohydric, pha loãng 1 +12

5.2. Caesium clorua (CsCl).

5.3. Dung dịch đệm hóa quang phổ, dung dịch caesium clorua

Hòa tan 40 g caesium clorua (5.2) trong nước, thêm 100 ml dung dịch HCl (5.1) và chuyển tất cả vào bình định mức 1000 ml (6.4). Thêm nước đến vạch dấu và lắc đều. Bảo quản dung dịch đệm hóa quang phổ trong bình thủy tinh borosilicat đã được xử lý trước (6.3).

5.4. Natri clorua (NaCl)

Sấy NaCl ở nhiệt độ 110 ⁰C trong khoảng thời gian ít nhất là 1 giờ, để nguội và bảo quản trong bình hút ẩm.

5.5. Kali clorua (KCl)

Sấy KCl ở nhiệt độ 110 ⁰C trong khoảng thời gian ít nhất là 1 giờ, để nguội và bảo quản trong bình hút ẩm.

5.6 Natri oxit (Na₂O), dung dịch gốc

Dùng dung dịch chuẩn có sẵn ngoài thị trường hoặc chuẩn bị dung dịch chuẩn như sau:

Hòa tan trong nước 1,885 8 g NaCl (5.4) trong bình định mức dung tích 1000 ml (6.4), thêm nước đến vạch dấu rồi lắc đều. Bảo quản dung dịch này trong bình thủy tinh borosilicat đã xử lý trước (6.3).

1 ml dung dịch gốc này chứa 1 mg Na₂O.

5.7. Kali oxit (K₂O), dung dịch gốc

Dùng dung dịch chuẩn có sẵn ngoài thị trường hoặc chuẩn bị như sau:

Hòa tan trong nước 1,583 0 g KCl (5.5) trong bình định mức dung tích 1000 ml (6.4), thêm nước đến vạch dấu rồi lắc đều. Bảo quản dung dịch này trong bình thủy tinh borosilicat đã xử lý trước (6.3).

1 ml dung dịch gốc này chứa 1 mg K₂O.

5.8. Natri oxit, và kali oxit, dung dịch chuẩn.

Các phép đo sơ bộ dung dịch chiết sẽ cho thấy khoảng nồng độ nào của cả hai oxit được trông đợi. Tùy theo công việc phân tích, việc chuẩn bị các dung dịch chuẩn bằng cách pha loãng các thể tích thích hợp của các dung dịch gốc (5.6 và 5.7) để được các nồng độ 100 mg/ml Na₂O và 100 mg/ml K₂O, hoặc vì K₂O thường chỉ được giải phóng với một lượng rất nhỏ nên thường chỉ thu được 100 mg Na₂O và 10 mg K₂O trên một mililit.

Bảo quản các dung dịch chuẩn này trong bình thủy tinh borosilicat đã được xử lý trước (6.3).

1 000 ml của mỗi dung dịch chuẩn chứa 5 ml HCl (5.1.1).

6. Thiết bị, dụng cụ

Tất cả các dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh, trừ pipet và buret, đều phải 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 cụ thí nghiệm thông thường khác:

6.1. Máy đo quang phổ phát xạ nguyên tử ngọn lửa hoặc máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, có trang bị các nguồn vạch cho natri và kali, có nguồn khí và đầu đốt dùng hỗn hợp không khí/ axêtylen hoặc không khí/ propan hỗn hợp.

Hoặc máy đo quang phổ phát xạ ngọn lửa có kính lọc, có các kính lọc cho các vạch phổ natri và kali.

6.2. Cân, có giá trị độ chia đến 0,1 mg.

6.3. Chai thủy tinh borosilicat đã được xử lý trước, có dung tích thích hợp.

Trước khi chuyển các dung dịch thuốc thử vào các bình thủy tinh trên, mỗi bình mới phải được xử lý trước theo cách sau đây. Đổ đầy dung dịch HCl (5.1.2) vào mỗi bình và đun trong nồi cách thủy gần như đến sôi trong 2 giờ. Sau đó rửa sạch các bình thủy tinh này bằng nước, đổ đầy nước vào các bình thủy tinh và lại đun như trước nhưng chia làm 2 lần, mỗi lần là 1 giờ, sau mỗi lần đều phải thay nước sạch khác.

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

6.5. Pipet 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).

6.6. Pipet chia độ, dung tích 10 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).

6.7. Buret, dung tích 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).

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

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

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

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

7. Lấy mẫu và mẫu

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

8. Cách tiến hành

8.1. Chuẩn bị dung dịch mẫu đo

Tùy theo thể tích của dung dịch chiết thu được, chọn các bình định mức thích hợp, khô và sạch (6.4). Dùng pipet thích hợp (6.5 và 6.6) chuyển thể tích của dung dịch đệm hóa quang phổ (5.3) (tương đương với 5 % thể tích của bình định mức) vào bình định mức. Thêm dung dịch chiết đến vạch dấu, lắc đều, đun nóng nhẹ và để yên trong 2 phút. Làm nguội dưới vòi nước cho đến nhiệt độ phòng và phải lọc qua giấy lọc khô (6.8) trong mọi trường hợp, đó là cách thích hợp để dung dịch không bị đục. Dung dịch đã được lọc chính là dung dịch mẫu đo.

Nếu dung dịch chiết bị đục, lắc mạnh cho đều. Ngay sau khi các phần tử lớn lắng xuống, thêm dung dịch chiết đến vạch dấu của bình định mức và tiếp tục làm như ở trên.

8.2. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn so sánh natri và kali

Chuẩn bị các dung dịch chuẩn so sánh để xây dựng đồ thị hiệu chuẩn bằng cách đo các thể tích khác nhau của một dung dịch chuẩn thích hợp (5.8); dùng buret thích hợp (6.7) chuyển 5 ml dung dịch đệm hóa quang phổ (5.3) vào bình định mức 100 ml, thêm nước đến vạch dấu.

Dãy dung dịch chuẩn so sánh thường phải phủ các khoảng làm việc tối ưu của các nguyên tố đặc trưng tùy theo thiết bị được sử dụng để đo. Các khoảng nồng độ đặc trưng của dung dịch chuẩn so sánh và các điều kiện sử dụng các thiết bị được nêu trong Bảng 1.

8.3. Chuẩn bị đồ thị hiệu chuẩn

Điều chỉnh thiết bị (6.1) đến điều kiện đo tối ưu, theo hướng dẫn vận hành, sử dụng các thông số được nêu trong Bảng 1.

Phun các dung dịch chuẩn so sánh (8.2) được lựa chọn phụ thuộc vào thành phần các dung dịch mẫu vào ngọn lửa của thiết bị theo trình tự nồng độ tăng dần và thu được một dãy các số đọc độ hấp thụ hoặc phát xạ tương ứng với Na₂O và K₂O. Phun nước để rửa sạch buồng phun, sau đó làm lại quá trình phun để thu được năm số đọc đối với mỗi nồng độ của các dung dịch chuẩn so sánh. Từ giá trị trung bình của các số đọc, vẽ đồ thị của các nồng độ Na₂O và K₂O ứng với các số đọc của thiết bị.

8.4. Đo dung dịch mẫu đo

Phun dung dịch mẫu đo vào ngọn lửa của thiết bị và thu được các tín hiệu tương ứng của natri và /hoặc kali. Làm lại các quá trình phun để thu được năm số đọc của các chất cần phân tích (Na và K) dùng nước để rửa sạch buồng phun giữa những lần đo các nồng độ khác nhau.

CHÚ THÍCH 1 Nên kiểm soát sự ổn định của thiết bị bằng cách phun một trong số các dung dịch chuẩn so sánh đã sử dụng trước đó, tốt hơn là với một nồng độ kiềm tương tự.

9. Biểu thị kết quả

9.1. Tính giá trị trung bình đã thu được theo (8.4), đối với dung dịch mẫu đo. Đọc nồng độ của Na₂O và K₂O tương ứng đối với mỗi dung dịch đã đo từ các đồ thị hiệu chuẩn thích hợp (8.3). Nhân các kết quả này với 1,05 và biểu thị các kết quả theo microgam của từng oxit trên mililit của dung dịch chiết.

9.2. Nếu bề mặt của các mảnh thủy tinh lớn được chiết, kết quả có thể liên quan đến bề mặt này. Trong trường hợp đó, đo tổng diện tích bề mặt của mẫu thủy tinh, bề mặt ngoài mép, với độ chính xác ±2 % và tính toán bề mặt liên quan đến sự thôi nhiễm, B, của oxit kiềm, tính bằng microgam trên decimet vuông, theo công thức:

trong đó:

r_AO là giá trị trung bình của nồng độ oxit kiềm đo được, tính bằng microgam trên mililit;

V là tổng thể tích của dung dịch chiết tính bằng mililit;

CHÚ THÍCH 2 Tổng thể tích của dung dịch chiết này không bằng thể tích dung dịch mẫu đo.

A là tổng diện tích bề mặt của mẫu thủy tinh được chiết tính bằng decimet vuông.

Biểu thị kết quả theo microgam của từng oxit trên decimet vuông.

Bảng 1 – Các điều kiện sử dụng thiết bị đo natri (Na) và kali (K)

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) viện dẫn phương pháp đo đã sử dụng (phát xạ nguyên tử ngọn lửa hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, quang phổ phát xạ ngọn lửa dùng kính lọc);

e) công bố các dung dịch đục đã được đo;

f) các kết quả đo được, được biểu thị theo microgam Na₂O và/hoặc K₂O trên mililit của dung dịch chiết;

g) những điểm 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] The chemical durability of glass: the determination of sodium and potasium oxides in durability extract solutions. (A report by Sub Committee A2 of the International Commission on Glass). Glass technology, Ber. (1978), vol. 51. No. 4, pp. 65-74.

[6] WELZ, B. Atomic absorption spectrometry. Weinheim: Verlag Chemie, (1986).