TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7207-3:2002 (ISO 10136-3 : 1993) VỀ THUỶ TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THUỶ TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 3: XÁC ĐỊNH CANXI OXIT VÀ MAGIÊ OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA.

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7207-3 : 2002

ISO 10136 -3 : 1993

THỦY TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THỦY TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI OXIT VÀ MAGIÊ OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA.

Glass and glassware – Analysis of extract solutions – Part 3: Determination of calcium oxide and magnesium oxide by flame atomic absorption spectrometry

Lời nói đầu

TCVN 7207-3 : 2002 hoàn toàn tương đương với 10136-3 : 1993.

TCVN 7207-3 : 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 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI OXIT VÀ MAGIÊ OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA.

Glass and glassware – Analysis of extract solutions – Part 3: Determination of calcium oxide and magnesium oxide by flame atomic absorption spectrometry

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa để xác định hàm lượng canxi và magiê, được biểu thị dưới dạng các oxid (CaO và MgO), 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 thử 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).

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 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 nguyên tố hóa học dựa trên việc đo sự hấp thụ của bức xạ điện từ đặc trưng của pha khí trong ngọn lửa.

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

3.9. 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.

3.10. 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

Nguyên tử hóa dung dịch chiết cần phân tích trong ngọn lửa của đầu đốt không khí/axetylen hoặc dinitrogen monoxid/ axetylen mà ánh sáng đặc trưng được phát ra từ đèn catôt can xi hoặc magie rỗng đi qua. Dùng máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa đo phần ánh sáng ở bước sóng 422,7 nm được hấp thụ bởi các nguyên tử canxi và phần ánh sáng ở bước sóng 285,2 nm được hấp thụ bởi các nguyên tử magie và so sánh với độ hấp thụ của các dung dịch chuẩn so sánh có các nồng độ đã biết trước của canxi và magie được nguyên tử hóa ở cùng một điều kiện.

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 loại 1 hoặc loại 2 theo TCVN 4851 – 89 (ISO 3696:1987).

Nếu chỉ qui định axit và amoni hidroxit 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 hidroxit 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. Canxi cacbonat (CaCO₃), sấy khô ở nhiệt độ thấp nhất là 110 ⁰C và bảo quản trong bình hút ẩm.

5.2. Canxi oxit, dung dịch gốc

Cân 1,785 8 g canxi cacbonat chính xác đến 0,1 mg (5.1) và chuyển vào chén có dung tích 150 ml. Đậy chén bằng một nắp kính đồng hồ và thêm từ từ 100 ml HCl (5.5) để hòa tan. Đun nóng đến gần sôi cho đến khi khí thoát ra hết, tráng rửa phần dưới của mặt kính đồng hồ vào dung dịch, làm nguội và chuyển dung dịch này sang bình định mức dung tích 100 ml (6.4). Thêm nước đến vạch dấu và lắc.

Chuyển dung dịch sang chai có nút 1 000 ml (6.3) để bảo quản.

1 ml dung dịch này chứa 1 mg CaO.

5.3. Canxi oxit, dung dịch chuẩn

Dùng pipet một mức (6.6) chuyển 25 ml dung dịch gốc canxi oxid (5.2) vào bình định mức 250 ml (6.4), thêm nước đến vạch dấu rồi lắc.

Chuyển dung dịch này sang chai 250 ml có nút (6.3) để bảo quản.

Chuẩn bị dung dịch này ngay trước khi dùng.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 100 mg CaO.

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

5.5. Axit clohydric, pha loãng 1 +12

5.6. Magiê oxit (MgO), được nung ở 1050 ⁰C trong 1 giờ và để nguội trong bình hút ẩm.

5.7. Magiê oxit, dung dịch gốc

Cân 0,100 0 g magiê oxid (5.6) chính xác đến 0,1 mg và chuyển vào cốc thí nghiệm có mỏ 250 ml (6.2). Thêm 70 ml dung dịch HCl (5.5) và nếu cần, đun nóng để hòa tan. Làm nguội dung dịch, sau đó chuyển sang bình định mức 1 000 ml (6.4), thêm nước đến vạch dấu và lắc.

Chuyển dung dịch này sang chai có nút 1 000 ml (6.3) để bảo quản. Dung dịch này được bỏ đi sau 1 tháng.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 100 mg MgO.

5.8. Magiê oxit, dung dịch chuẩn

Dùng pipet một mức (6.6) chuyển 25 ml dung dịch gốc magiê oxid (5.7) vào bình định mức 250 ml (6.4), thêm nước đến vạch dấu rồi lắc.

Chuyển dung dịch này sang chai 250 ml có nút (6.3) để bảo quản.

Chuẩn bị dung dịch này ngay trước khi dùng.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 10 mg MgO.

5.9. Lantan oxit (La₂O₃).

5.10. Dung dịch đệm hóa quang phổ

Chuyển 11,7 g La₂O₃ (5.9) vào cốc thí nghiệm có mỏ 250 ml (6.2), thêm 100 ml HCl (5.4) và hòa tan bằng cách đun nóng nhẹ. Làm nguội và chuyển vào bình định mức 1 000 ml (6.4), thêm nước đến vạch dấu và lắc.

6. Thiết bị, dụng cụ

Các dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh, trừ các 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 hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, có trang bị các nguồn sáng đối với canxi (ở bước sóng 422,7 nm) và magê (ở bước sóng 285,2 nm), và có các nguồn cấp khí và đầu đốt cho hỗn hợp không khí/axêtylen hoặc dinitrogen monoxit/axêtylen.

6.2. Cốc thí nghiệm có mỏ, dung tích thích hợp, ví dụ khoảng 250 ml và phù hợp với các yêu cầu qui định trong TCVN 7154: 2002 (ISO 3819: 1985).

6.3. Chai, có nút, dung tích thích hợp, ví dụ khoảng 250 ml và 1 000 ml.

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

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

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

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

6.8. Cân, có giá trị độ chia 0,1 mg.

6.9. Giấy lọc, loại không tro được rửa 2 lần bằng axit, và được 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 phải là dung dịch chiết nhận được theo bất kỳ qui trình thử độ bền nước nào.

8. Cách tiến hành

8.1. Sử dụng thiết bị

Điều chỉnh máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa đến điều kiện hoạt động tối ưu, theo hướng dẫn vận hành, sử dụng các thông số được nêu trong Bảng 1.

Bảng 1 – Các thông số đối với các phép đo (Ca) và (Mg)

8.2. Chuẩn bị dung dịch chuẩn so sánh

8.2.1. Đối với canxi

Dùng pipet chia độ (6.5) chuyển lần lượt 0 ml; 1,00 ml; 2,00 ml; 3,00 ml; 4,00 ml; 5,00 ml dung dịch chuẩn CaO (5.3) vào các bình định mức 50 ml (6.4). Thêm 5 ml dung dịch đệm hóa quang phổ (5.10) bằng pipet chia độ (6.5) hoặc buret (6.7) vào các bình định mức trên. Thêm nước đến vạch dấu và lắc.

Chuẩn bị các dung dịch này ngay trước khi dùng.

1 ml các dung dịch chuẩn này chứa lần lượt 0 mg, 2 mg, 4 mg, 6 mg, 8 mg, và 10 mg CaO.

8.2.2. Đối với magiê

Dùng pipet chia độ (6.5) chuyển lần lượt 0 ml; 1,00 ml; 2,00 ml; 3,00 ml; 4,00 ml; 5,00 ml dung dịch chuẩn MgO (5.8) vào các bình định mức 50 ml (6.4). Thêm 5 ml dung dịch đệm hóa quang phổ (5.10) bằng pipet chia độ (6.5) hoặc bằng buret (6.7) vào các bình định mức trên. Thêm nước đến vạch dấu và lắc.

Chuẩn bị các dung dịch này ngay trước khi dùng.

1 ml các dung dịch chuẩn này chứa lần lượt 0 mg, 0,2 mg, 0,4 mg, 0,6 mg, 0,8 mg, và 1,0 mg MgO.

8.3. Chuẩn bị các đồ thị hiệu chuẩn

8.3.1. Để đo canxi oxid (CaO)

Phun dung dịch chuẩn so sánh (8.2.1) chứa 10 mg/ml CaO vào ngọn lửa của đầu đốt và điều chỉnh thiết bị đến độ nhạy tối ưu. Cũng vẫn ở điều kiện như trên phun các dãy dung dịch chuẩn so sánh (theo thứ tự nồng độ tăng dần) và ghi lại các số đọc. Điều chỉnh lại thiết bị và làm lại như trên đối với các dãy dung dịch chuẩn so sánh ít nhất là ba lần, ghi lại các số đọc. Tính giá trị trung bình của các số đọc và đánh dấu vào đồ thị các số đọc của các nồng độ CaO.

8.3.2. Để đo magiê oxit (MgO)

Phun dung dịch chuẩn so sánh (8.2.2) chứa 1,0 mg/ml MgO vào ngọn lửa của đầu đốt và điều chỉnh thiết bị đến độ nhạy tối ưu. Cũng vẫn ở điều kiện như trên, phun các dãy dung dịch chuẩn so sánh (theo thứ tự nồng độ tăng dần) và ghi lại các số đọc. Điều chỉnh lại thiết bị và làm lại như trên đối với các dãy dung dịch chuẩn so sánh ít nhất là ba lần, ghi lại các số đọc. Tính giá trị trung bình của các số đọc và đánh dấu vào đồ thị các số đọc của các nồng độ MgO.

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

8.4.1. Dung dịch mẫu đo

Dùng pipet một mức (6.6) chuyển 25 ml dung dịch chiết vào cốc (6.2) và thêm 5 ml dung dịch đệm hóa quang phổ (5.10). Đun đến sôi, làm nguội và lọc bằng giấy lọc thích hợp (6.9) vào bình định mức 50 ml (6.4). Tráng, rửa giấy lọc nhiều lần bằng nước nóng, để nguội và thêm nước đến vạch dấu.

CHÚ THÍCH 1 Nếu các nồng độ được đo của CaO và MgO quá nhỏ hoặc quá lớn, cần cô đặc lại hoặc pha loãng các nồng độ đó. Phải đảm bảo rằng thể tích dung dịch đệm hóa quang phổ tương đương 10 % thể tích của thể tích bình định mức.

8.4.2. Dung dịch mẫu trắng

Chuẩn bị dung dịch mẫu trắng bằng cách lấy thể tích nước tương đương với thể tích dung dịch chiết được sử dụng để chuẩn bị dung dịch mẫu đo.

8.5. Xác định CaO và MgO

8.5.1. Xác định CaO

Phun dung dịch chuẩn so sánh (8.2.1) chứa 10 mg/ml CaO vào ngọn lửa của đầu đốt và điều chỉnh máy đo quang phổ đến độ nhạy tối ưu. Cũng vẫn ở các điều kiện thiết bị như trên phun dung dịch mẫu đo (8.4.1) và dung dịch mẫu trắng (8.4.2) và ghi lại các số đọc. Điều chỉnh lại thiết bị và làm lại như trên ít nhất là ba lần, ghi lại các số đọc. Tính giá trị trung bình của các số đọc.

8.5.2. Xác định MgO

Phun dung dịch chuẩn so sánh (8.2.2) chứa 1,0 mg/ml MgO vào ngọn lửa của đầu đốt và điều chỉnh máy đo quang phổ đến độ nhạy tối ưu. Cũng vẫn ở các điều kiện thiết bị như trên phun dung dịch mẫu đo (8.4.1) và dung dịch mẫu trắng (8.4.2) và ghi lại các số đọc. Điều chỉnh lại thiết bị và làm lại như trên ít nhất là ba lần, ghi lại các số đọc. Tính giá trị trung bình của các số đọc.

9. Biểu thị kết quả

Xác định khối lượng CaO và MgO trong dung dịch mẫu đo (8.4.1) và trong dung dịch mẫu trắng (8.4.2) từ đồ thị hiệu chuẩn (lần lượt 8.3.1 và 8.3.2). Lấy giá trị của khối lượng CaO và MgO trong dung dịch mẫu đo trừ đi khối lượng CaO và MgO trong dung dịch mẫu trắng, tính khối lượng CaO và MgO trong dung dịch chiết và biểu thị bằng microgam trên mililit của 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 nhiệt đã sử dụng (xem Phụ lục A) để tạo thành dung dịch chiết;

d) viện dẫn phương pháp đo đã sử dụng, nghĩa là dùng hỗn hợp không khí/axêtylen hoặc N₂O/ axêtylen;

e) các kết quả đo được, được tính bằng microgam của CaO trên mililit hoặc microgam của MgO trên mililit của dung dịch chiết;

f) 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 lime and magnesia in extract solutions. (A report by Sub Committee A2 of the International Commission on Glass). Glass technology, (1976), vol. 17. No. 6, pp. 236-242.