TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7207-5:2002 (ISO 10136-5 : 1993) VỀ THUỶ TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THUỶ TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 5: XÁC ĐỊNH SẮT (III) OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7207-5 : 2002

ISO 10136 -5 : 1993

THỦY TINH VÀ DỤNG CỤ BẰNG THỦY TINH – PHÂN TÍCH DUNG DỊCH CHIẾT – PHẦN 5: XÁC ĐỊNH SẮT (III) OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

Glass and glassware – Annalysis of extract solutions – Part 5: Determination of iron (III) oxide by molecular absorption spectrometryand flame atomic absorption spectrometry

Lời nói đầu

TCVN 7207-5 : 2002 hoàn toàn tương đương với 10136-5 : 1993.

TCVN 7207-5 : 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 5: XÁC ĐỊNH SẮT (III) OXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

Glass and glassware – Annalysis of extract solutions – Part 5: Determination of iron (III) oxide by molecular absorption spectrometryand flame atomic absorption spectrometry

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử và quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa để xác định hàm lượng sắt, được biểu thị dưới dạng sắt (III) oxit (Fe₂O₃), giải phóng ra dung dịch chiết trong quá 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 quy 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 nào để xác định độ bền nước của 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 7151 : 2002 (ISO 648-1977), ,Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh – Pipet một mức.

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

ISO 1773 : 1976, Laboraty glassware – Boiling flasks (narrow-necked).

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.

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

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

Những định nghĩa sau đây được áp dụng cho mục đích của tiêu chuẩn này:

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 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 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 phức mầu của chất cần phân tích.

3.8. Quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (FAAS) (flame atomic absorption spectrometry): Kỹ thuật xác định nồng độ nguyên tố hóa học dựa trên việc đo độ hấp thụ của bức xạ điện từ đặc trưng trong pha khí trong ngọn lửa.

3.9. 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.

3.10. 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.

3.11. Khoảng làm việc tối ưu (optimum working range): Khoảng nồng độ của một chất cần phân tích qua đó mối quan hệ giữa độ hấp thụ (hoặc sự phát xạ) và nồng độ được biểu thị bằng một đường thẳng tuyến tính.

4. Nguyên tắc

4.1. Xác định sắt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử

Khử sắt cần phân tích trong dung dịch chiết thành sắt (II) bằng cách thêm axit ascobic. Thêm bathophenantrolin và đệm dung dịch đến pH từ 4 đến 6. Sau đó chiết phức chất sắt vào clorofom. Dùng cuvet 40 mm đo mật độ quang của dung dịch thu được bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử ở bước sóng 533 nm. Xác định hàm lượng sắt theo đồ thị hiệu chuẩn.

4.2. Xác định sắt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

Làm bay hơi một phần dung dịch chiết dùng để phân tích với axit flourhidric và axit percloric và hòa tan cặn trong dung dịch axit clohidric. Phun dung dịch lên ngọn lửa không khí/axetylen và dùng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa đo độ hấp thụ ở bước sóng 248,3 nm. Xác định hàm lượng sắt theo đồ thị hiệu chuẩn.

5. Thuốc thử

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

Nếu chỉ quy 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 quy 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 phép đo màu hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử có thể sử dụng để chuẩn bị dung dịch gốc hoặc dung dịch chuẩn.

5.1. Amoni hydroxit, c(NH₃) hoặc c(NH₄OH) ≈ 5 mol/l.

5.2. Amoni sắt sunfat, [(NH₄)2Fe(SO₄)₂.6H₂O]

5.3. Axit ascobic (C₆H₈O₆), dung dịch 100g/l, dung dịch mới pha.

5.4. Bathophenantrolin, dung dịch (4,7-diphenyl-1,10-phenantrolin), c(C₂₄H₁₆N₂) = 0,001 mol/l.

5.5. Clorofom (CHCl₃)

5.6. Etanol (C₂H₅OH)

5.7. Axit clohidric (HCl), r = 1,19 g/ml

5.8. Axit clohidric, dung dịch pha loãng 1+24.

5.9. Axit percloric (HClO₄), dung dịch 600g/l

5.10. Natri axetat trihidrat (CH₃COONa.3H₂O)

5.11. Sắt, dung dịch gốc

Hòa tan 0,491 1g amoni sắt (II) sunfat (5.2) vào nước và thêm 10 ml axit clohidric (5.7).Chuyển dung dịch vào bình định mức 1 000 ml (6.6), thêm nước đến vạch dấu và lắc.

1ml dung dịch gốc này chứa 100 mg Fe₂O₃.

5.12. Sắt, dung dịch chuẩn, dùng cho quang phổ hấp thụ phân tử (MAS)

Dùng pipet một mức (6.9) chuyển 10 ml dung dịch sắt gốc (5.11) cho vào bình định mức 1 000 ml (6.6), thêm nước đến vạch dấu và lắc.

Chỉ chuẩn bị dung dịch mới ngay trước khi sử dụng.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 1,0 mg Fe₂O₃.

5.13. Sắt, dung dịch chuẩn, dùng cho quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (FAAS)

Dùng pipet một mức (6.9) chuyển 100 ml dung dịch sắt gốc (5.11) cho vào bình định mức 1 000 ml (6.6), thêm nước đến vạch dấu và lắc.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 10 mg Fe₂O₃.

5.14. Butan-1-ol [CH₃(CH₂)₃OH]

5.15. Lantan oxit (La₂O₃)

5.16. Dung dịch đệm hóa quang phổ

Chuyển 11,7 g lantan oxit (5.15) vào cốc thí nghiệm có mỏ 250 ml (6.4), thêm 100 ml axit clohidric (5.7) và đun nóng nhẹ để hòa tan. Làm nguội, chuyển vào bình định mức 1 000 ml (6.6), thêm nước đến vạch dấu và lắc.

6. Thiết bị, dụng cụ

Tất cả các dụng cụ thủy tinh dùng trong phòng thử nghiệm, trừ pipet và buret, đều phải được sản xuất bằng thủy tinh borosiilicat, thích hợp nhất là loại 3.3 phù hợp với các yêu cầu quy định trong ISO 3585.

Dụng cụ thí nghiệm thông thường, và:

6.1. Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử, có khả năng đo mật độ quang ở bước sóng 533 nm.

6.2. Cuvet, 40 mm.

6.3. Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, được trang bị nguồn sáng thẳng cho sắt (ở bước sóng 248,3 nm) và bộ cung cấp khí và đèn đốt cho hỗn hợp không khí/axetylen.

6.4. Cốc thí nghiệm có mỏ, dung tích thích hợp, ví dụ 100 ml và 250 ml và phù hợp với các yêu cầu quy định trong TCVN 7154-2002 (ISO 3819 :1985).

6.5. Bình nón, dung tích thích hợp, ví dụ 100 ml và phù hợp với yêu cầu quy định trong ISO 1773.

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

6.7. Phễu chiết, dung tích thích hợp, ví dụ 150 ml.

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

6.9. Pipet một mức, dung tích thích hợp, ví dụ 10 ml, 50 ml và 100 ml và phù hợp với các yêu cầu đối với với pipet một mức cấp A quy định trong TCVN 7151 : 2002 (ISO 648-1977).

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

6.11. Cân, có giá trị độ chia 0,1 mg.

6.12. Máy đo pH, có điện cực thủy tinh hoặc calomel hoặc điện cực kết hợp.

6.13. Giấy lọc, loại không tro được rửa hai lần bằng axit và được quy định như sau:

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

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 sunfat.

7. Lấy mẫu và mẫu

Mẫu để phân tích là dung dịch chiết nhận được theo bất kỳ quy 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 (6.9) chuyển 25 ml dung dịch chiết cho vào cốc thí nghiệm có mỏ (6.4) và axit hóa bằng axit clohidric (5.8) đến giá trị pH bằng khoảng 2,5 đến 3, dùng máy đo pH (6.12) để kiểm tra. Sau đó đun đến sôi. Dùng giấy lọc thích hợp (6.13) lọc dung dịch và rửa bằng những lượng nước nhỏ rồi chuyển vào một cốc thí nghiệm có mỏ khác (6.4). Cho bay hơi bằng cách đun sôi đến còn khoảng 20 ml và để nguội. Chuyển dung dịch vào bình định mức 25 ml (6.6) và tráng cốc bằng những lượng nước nhỏ đến vạch dấu.

8.1.2. Dung dịch mẫu trắng

Dùng lượng nước tương tự lượng dung dịch chiết đã sử dụng cho việc chuẩn bị dung dịch mẫu để chuẩn bị dung dịch thử mẫu trắng.

8.2. Xác định sắt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử

8.2.1. Đo dung dịch mẫu đo và dung dịch mẫu trắng

Chuyển lượng dung dịch mẫu đã được đo cẩn thận chuẩn bị theo 8.1.1 và chứa không nhiều hơn 20 mg Fe₂O₃ vào bình nón dung tích 100 ml (6.5). Pha loãng, nếu cần, đến khoảng 25 ml và thêm 2,5 ml axit percloric (5.9). Thêm 5 ml dung dịch axit ascobic (5.3), 10 ml dung dịch bathophenantrolin (5.4) và 0,5 g natri axetat trihidrat (5.10) và khuấy cẩn thận. Dùng máy đo pH (6.12) điều chỉnh giá trị pH trong khoảng từ 4 đến 6 bằng cách thêm amoni hidroxit (5.1). Đậy bình nón (6.5) và để yên trong 20 phút.

Chuyển dung dịch vào phễu chiết 150 ml (6.7), thêm 5 ml clorofom (5.5) và lắc mạnh hỗn hợp trong 30 giây. Để yên cho tách lớp, sau đó tách lớp dưới của clorofom qua nút bông thủy tinh khô đặt trong phễu chiết nhỏ giọt vào bình định mức khô 25 ml (6.6). Thêm tiếp 5 ml clorofom vào dung dịch chứa trong phễu chiết và lặp lại quy trình chiết, thu lớp clorofom vào bình định mức 25 ml tương tự. Thêm etanol đến vạch dấu và lắc.

Dùng cuvet 40 mm (6.2) đo mật độ quang của dung dịch mẫu đo (xem 6.1) và dung dịch mẫu trắng so với dung dịch “0” ở 533 nm.

8.2.2. Chuẩn bị đồ thị hiệu chuẩn

Dùng buret (6.10) hoặc pipet một mức (6.9) lấy lần lượt 0 ml, 2,5 ml, 5,00 ml, 8,00 ml, 15,00 ml và 20,00 ml dung dịch sắt chuẩn dùng cho MSA (5.12) cho vào từng bình nón 100 ml (6.5). Pha loãng mỗi bình đến khoảng 25 ml, sau đó tiến hành như đã mô tả ở 8.2.1.

Vẽ đồ thị mật độ quang theo khối lượng sắt để dựng đồ thị hiệu chuẩn. Các dung dịch này chứa tương ứng 0 mg, 2,5mg, 5,0 mg, 8,0 mg, 15,0 mg và 20 mg sắt (III) oxit (Fe₂O₃).

8.3. Xác định sắt bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (FAAS)

8.3.1. Đo dung dịch mẫu đo và dung dịch mẫu trắng

Chuyển lượng dung dịch mẫu đã được đo cẩn thận, chuẩn bị theo 8.1.1 và chứa không nhiều hơn 25 mg sắt (III) oxit (Fe₂O₃) vào bình định mức 50 ml (6.6). Thêm 12,5 ml dung dịch đệm hóa quang phổ (5.16) và 2,5 ml butan-1-ol (5.14), thêm đến vạch dấu và lắc.

Điều chỉnh máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (6.3) đến điều kiện làm việc tối ưu theo hướng dẫn vận hành máy, để đo ở bước sóng 248,3 nm dùng hỗn hợp không khí/axetylen.

Phun dung dịch mẫu trắng lên ngọn lửa của máy đo quang phổ cho đến khi đạt được số đọc ổn định. Phun dung dịch mẫu đo bằng cách tương tự và lặp lại quy trình thêm bốn lần nữa. Tính giá trị trung bình của số đọc và lấy giá trị mẫu trừ đi giá trị trắng.

8.3.2. Chuẩn bị đồ thị hiệu chuẩn

Dùng buret (6.10) hoặc pipet một mức (6.9) lấy 0 ml, 1,00 ml, 2,00 ml, 5,00 ml, và 10,00 ml dung dịch sắt chuẩn dùng cho FAAS (5.13) cho vào từng bình định mức 100 ml (6.6).Thêm 25,00 ml dung dịch đệm hóa quang phổ (5.16) và 5 ml butan-1-ol (5.14) vào từng bình định mức, thêm đến vạch dấu và lắc. Các dung dịch này chứa tương ứng 0 mg, 0,1 mg, 0,2 mg, 0,5mg, và 1,0 mg sắt (III) oxit (Fe2O3) trên mililit.

Điều chỉnh máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (6.3) theo đúng hướng dẫn đã ghi  trong 8.3.1, sau đó phun dãy các dung dịch hiệu chuẩn theo thứ tự hàm lượng sắt tăng dần cho đến khi đạt được số đọc ổn định. Lặp lại quy trình thêm bốn lần nữa, tính giá trị trung bình của các số đọc và vẽ đồ thị các số đọc theo hàm lượng sắt.

9. Biểu thị kết quả

Lấy giá trị sắt của dung dịch mẫu đo trừ đi giá trị sắt có trong mẫu trắng và xác định hàm lượng sắt (III) oxit (Fe₂O₃) theo đồ thị hiệu chuẩn. Trước tiên tính hàm lượng sắt trong dung dịch mẫu đo, sau đó trong dung dịch chiết và biểu thị bằng microgram Fe₂O₃ trên mililit dung dịch chiết.

10. Báo cáo thử nghiệm

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

a) viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) nhận dạng mẫu đã 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 những phương pháp đo đã sử dụng, ví dụ MAS hoặc FAAS;

e) các kết quả thu được, biểu thị bằng miligam sắt (III) oxit trên mililit dung dịch chiết;

g) 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 iron in extract solutions. (A report by Sub Committee A2 of the International Commission on Glass). Glastechn. Ber., (1978), vol. 51. No.4, pp. 79-82.