TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11121:2015 (ISO 6382:1981) VỀ PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SILICON – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ KHỬ MOLYBDOSILICAT

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11121:2015

ISO 6382:1981

PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SILICON – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ KHỬ MOLYBDOSILICAT

General method for determination of silicon content – Reduced molybdosilicate spectrophotometric method

Lời nói đầu

TCVN 11121:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 6382:1981.

TCVN 11121:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC47 Hóa học biên soạn, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SILICON – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ KHỬ MOLYBDOSILICAT

General method for determination of silicon content – Reduced molybdosilicate spectrophotometric method

CẢNH BÁO: Cẩn thận những mối nguy hại liên quan đến việc sử dụng một số thuốc thử (xem chú thích tương ứng).

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chung để xác định hàm lượng silicon trong dung dịch bằng phép đo quang phổ khử molybdosllicat. Việc chuẩn bị dung dịch thử nghiệm và bất kỳ sự thay đổi nào đối với quy trình chung phải đề cập đến trong tiêu chuẩn cụ thể đối với sản phẩm mà phương pháp được áp dụng.

2  Lĩnh vực áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng để xác định hàm lượng silicon trong dung dịch, có chứa khoảng từ 2 µg đến 200 µg trong phần mẫu thử, tính theo SiO₂.

Các ion, nguyên tố hoặc hợp chất nêu trong Bảng A.1 tại Phụ lục A khi xuất hiện riêng rẽ lên đến giới hạn được quy định, không gây nhiễu cho phép xác định. Trong trường hợp nhất định, Bảng A.1 đưa ra hướng dẫn cách xử lý để khử hoặc ngăn chặn các chất gây nhiễu.

3  Nguyên tắc

Đề polyme hóa silic dioxit đã polyme hóa bằng cách xử lý mẫu với natri florua trong axit clohydric.

Tạo phức dạng oxy hóa molybdosilicat (màu vàng) tại pH 1,1 ± 0,2 khi có mặt axit boric để giảm nhiễu của ion florua.

Khử phức này bằng axit oxalic trong môi trường axit sulfuric có độ axit đủ lớn để loại trừ nhiễu gây ra do phosphat.

Đo độ hấp thụ quang của phức màu xanh tại bước sóng ứng với cực đại hấp thụ (khoảng 800 nm).

4  Thuốc thử

Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử có cấp tinh khiết phân tích, càng không chứa silic dioxit càng tốt và nước cất được chưng cất hai lần từ một thiết bị thạch anh hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

CHÚ THÍCH: Nước khử khoáng là không thích hợp.

Bảo quản tất cả thuốc thử trong bình làm từ vật liệu không chứa silic dioxit (ví dụ polyetylen).

4.1  Axit sulfuric, dung dịch khoảng 400 g/L.

Thêm 240 mL axit sulfuric, khối lượng riêng (ρ) 1,84 g/mL [dung dịch 98 % (theo khối lượng)], vào 500 mL nước, pha loãng đến 1000 mL và lắc đều, thực hiện tất cả các biện pháp phòng ngừa cần thiết.

4.2  Axit clohydric, dung dịch khoảng 150 g/L.

Pha loãng 340 mL axit clohydric, ρ 1,19 g/mL [dung dịch 38 % (theo khối lượng)], đến 1000 mL với nước, thực hiện tất cả các biện pháp phòng ngừa cần thiết.

4.3  Axit boric, dung dịch bão hòa tại nhiệt độ phòng (khoảng 48 g/L).

4.4  Axit oxalic dihydrat [(COOH)₂.2H₂O], dung dịch 100 g/L.

4.5  Natri florua, dung dịch 20 g/L.

Bảo quản dung dịch này trong bình làm từ vật liệu không chứa silic dioxit.

CHÚ THÍCH: Độc khi hít, tiếp xúc với da và nuốt phải. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, ngay lập tức rửa sạch với nhiều nước và đến gặp bác sĩ.

Trong trường hợp cảm thấy không khỏe, đến gặp bác sĩ ngay (mang theo nhãn, nếu có thể).

4.6  Dinatri molybdat dihydrat, dung dịch 140 g/L.

Hòa tan 35 g dinatri molybdat dihydrat (Na₂MoO₄.2H₂O) trong 200 mL nước tại nhiệt độ khoảng 50 ^oC, trong cốc làm từ polyethylen. Cho phép để nguội đến nhiệt độ môi trường, chuyển dung dịch vào bình định mức một vạch dung tích 250 mL và pha loãng đến vạch mức. Chuyển dung dịch vào bình làm từ vật liệu không chứa silic dioxit và lọc trước khi dùng, nếu cần.

Chuẩn bị dung dịch này tại thời điểm sử dụng.

4.7  Dung dịch khử

Sử dụng một trong các dung dịch khử sau:

4.7.1  Axit 4-amino-3-hydroxynaphtalen-1-sulphonic, dung dịch 1,5 g/L.

a) Hòa tan 7 g natri sulfit khan (Na₂SO₃) trong 50 mL nước. Sau đó thêm 1,5 g axit 4-amino-3-hydroxynaphtalen-1-sulphonic (C₁₀H₉NO₄S) và hòa tan hoàn toàn.

b) Hòa tan 90 g dinatri disulfit khan (Na₂S₂O₅) trong 900 mL nước.

Lắc đều hai dung dịch a) và b) và pha loãng đến 1000 mL. Lọc nếu cần thiết, và bảo quản dung dịch trong bình tối màu làm từ vật liệu không chứa silic dioxit.

Pha lại dung dịch này sau 2 đến 3 tuần sử dụng.

CHÚ THÍCH: Gây kích thích đến da và mắt.

4.7.2  Axit L-ascorbic, dung dịch 25 g/L.

Hòa tan 2,5 g axit L-ascorbic trong nước, pha loãng đến 100 mL và lắc đều.

Chuẩn bị dung dịch này tại thời điểm sử dụng.

4.8  Silic dioxit, dung dịch tiêu chuẩn tương ứng với 0,500 g SiO₂ trong một lit.

Cân, chính xác đến 0,001 g, trong đĩa platin

– hoặc 0,500 g silic dioxit (SiO₂) nhận được bằng cách nung axit silicic tinh khiết tại nhiệt độ 1000 ^oC đến khối lượng không đổi (cho đến khi chênh lệch kết quả giữa hai lần cân liên tiếp không vượt quá 1 mg) và để nguội trong bình hút ẩm chứa diphospho pentaoxit, hoặc

– 0,500 g silic dioxit tinh khiết, nghiền min và đã nung trước tại nhiệt độ 1000 ^oC trong 1 h và để nguội trong bình hút ẩm chứa diphospho pentaoxit.

Thêm 5 g natri carbonat khan vào đĩa. Trộn đều, tốt nhất bằng que trộn platin, và nung chảy từ từ cho đến khi nhận được chất nóng chảy hoàn toàn và trong suốt.

Để nguội, thêm nước ấm, đun sôi nhẹ cho đến khi hòa tan hoàn toàn và chuyển lượng dung dịch vào cốc làm từ vật liệu không chứa silic dioxit.

Để nguội lại, pha loãng dung dịch đến khoảng 500 mL, chuyển định lượng đó vào bình định mức một vạch dung tích 1000 mL, pha loãng đến vạch mức và lắc đều. Chuyển ngay dung dịch vào bình làm từ vật liệu không chứa silic dioxit.

1 mL dung dịch này chứa 0,500 mg SiO₂.

Dung dịch này được sử dụng trong 1 tháng.

4.9  Silic dioxit, dung dịch tiêu chuẩn tương ứng với 0,010 g SiO₂ trong một lit.

Lấy 20,0 mL dung dịch tiêu chuẩn silic dioxit (4.8), cho vào bình định mức một vạch dung tích 1000 mL, pha loãng đến vạch mức và lắc đều.

1 mL dung dịch này chứa 10 µg SiO₂.

Chuẩn bị dung dịch này tại thời điểm sử dụng.

5  Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm, và làm từ vật liệu cụ thể không chứa silic dioxit (xem trong CHÚ THÍCH).

5.1  Dụng cụ đo pH, có điện cực đo bằng thủy tinh và điện cực đối chứng calomel, được hiệu chuẩn tại pH = 1,1 sử dụng dung dịch axit clohydric, c (HCI) = 0,1 mol/L.

5.2  Thiết bị quang phổ, cuvet có chiều dài quang 10 mm, 20 mm hoặc 50 mm.

CHÚ THÍCH: Tất cả các bước tiến hành sử dụng dung dịch kiềm và bất kỳ cách xử lý nào liên quan đến dung dịch natri florua (4.5) phải được thực hiện trong bình làm từ vật liệu không chứa silic dioxit (ví dụ polyethylen). Bình định mức bằng thủy tinh có thể được dùng để pha loãng nếu thủy tinh ở trong điều kiện tốt (không bị sứt mẻ hoặc bị ăn mòn) và nếu dung dịch được chuyển ngay lập tức vào bình làm từ vật liệu không chứa silic dioxit.

6  Cách tiến hành

6.1  Phần mẫu thử và chuẩn bị dung dịch thử nghiệm

Cân khối lượng phần mẫu thử và mô tả chi tiết việc chuẩn bị dung dịch thử được đưa ra trong tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm được phân tích.

CHÚ THÍCH: pH của dung dịch thử nghiệm phải nằm trong khoảng từ 4 đến 7, loại trừ sự có mặt của các muối thủy phân khi điều chỉnh độ pH được thực hiện trong lúc tiến hành.

6.2  Phép thử trắng

Thực hiện phép thử trắng tại cùng thời điểm xác định, sử dụng cùng quy trình và cùng lượng tất cả các thuốc thử (bao gồm dung dịch natri florua và phần mẫu thử dung dịch trung hòa của dung dịch thử nghiệm) được dùng để xác định nhưng không có mẫu thử.

6.3  Chuẩn bị đường chuẩn

6.3.1  Chuẩn bị dung dịch hiệu chuẩn, thực hiện phép đo quang phi với cuvet có chiều dài quang 10, 20 hoặc 50 mm.

Để xác định hàm lượng silic dioxit dự kiến của dung dịch thử nghiệm, đi dung dịch silic dioxit tiêu chuẩn (4.9), vào trong một loạt cốc dung tích 100 mL làm từ vật liệu không chứa silic dioxit, theo Bảng 1.

Pha loãng mỗi dung dịch đến khoảng 25 mL.

Bảng 1 – Thể tích dung dịch tiêu chuẩn silic dioxit

6.3.2  Tạo màu

Thêm vào mỗi cốc 4,0 mL dung dịch axit clohydric (4.2), 1,0 mL dung dịch natri florua (4.5), khuấy và để yên trong 5 min. Thêm, trong khi khuấy, 20 mL dung dịch axit boric (4.3) đợi trong 5 min, và thêm 10,0 mL dung dịch natri molybdat (4.6). Khuấy và đợi trong 10 min. pH của dung dịch phải là 1,1 ± 0,2.

Vừa khuấy vừa thêm 5 mL dung dịch axit oxalic (4.4), đợi khoảng 5 min và chuyển định lượng dung dịch vào trong bình định mức một vạch dung tích 100 mL.

Sau đó thêm, tùy theo dung dịch khử được sử dụng,

– hoặc 20 mL dung dịch axit sulfuric (4.1), khuấy và sau đó thêm 2 mL dung dịch khử axit sulfuric (4.7.1),

– hoặc 30 mL dung dịch axit sulfuric (4.1), trộn và sau đó thêm 2 mL dung dịch khử axit L-ascorbic (4.7.2).

Pha loãng đến vạch mức và lắc đều.

6.3.3  Phép đo quang phổ

Sau 10 min, nhưng trước 40 min, thực hiện phép đo quang phổ, sử dụng thiết bị quang phổ (5.2), tại bước sóng tương ứng với cực đại hấp thụ (khoảng 800 nm), sử dụng cuvet có chiều dài quang thích hợp (xem Bảng trong 6.3.1) sau khi điều chỉnh thiết bị về độ hấp thụ zero bằng nước.

CHÚ THÍCH: Sự hấp thụ của dung dịch chứa 50 µg SiO₂ trong cuvet có chiều dài quang 20 mm là khoảng 0,34.

6.3.4  Dựng đường chuẩn

Đối với mỗi dung dịch tiêu chuẩn, hiệu chuẩn lại bằng cách lấy độ hấp thụ quang của từng dung dịch tiêu chuẩn trừ đi độ hấp thụ quang thuốc thử trong phép thử trắng.

Dựng đường chuẩn, ví dụ, khối lượng silic dioxit (SiO₂), tính bằng microgram, có trong 100 mL mỗi một dung dịch hiệu chuẩn theo trục hoành và giá trị dải hấp thụ được hiệu chỉnh tương ứng theo trục tung.

6.4  Phép xác định

6.4.1  Xử lý dung dịch thử nghiệm

Cho thể tích dung dịch thử nghiệm chứa không nhiều hơn 200 µg silic dioxit trong một cốc dung tích 100 mL làm từ vật liệu không chứa silic dioxit. Pha loãng dung dịch trong cốc đến khoảng 25 mL với nước.

6.4.2  Tạo màu

Thêm vào cốc 4,0 mL (xem CHÚ THÍCH 1) dung dịch axit clohydric (4.2), 1,0 mL dung dịch natri florua (4.5), khuấy và để yên trong 5 min. Vừa thêm vừa khuấy, 20 ml dung dịch axit boric (4.3) đợi trong 5 min, và thêm 10,0 mL dung dịch natri molybdat (4.6). Khuấy và đợi trong 10 min. pH của dung dịch phải là 1,11 ± 0,2.

CHÚ THÍCH 1: Thực hiện theo trình tự để đảm bảo rằng độ pH tại trạng thái này đạt 1,1 ± 0,2, kiểm tra sơ bộ sử dụng dụng cụ đo độ pH (5.1) được dùng để xác định lượng dung dịch axit clohydric (4.2) đã yêu cầu.

CHÚ THÍCH 2: Có thể không sử dụng dung dịch natri florua dùng để xác định sự có mặt của silic ở dạng silic dioxit bị polyme hóa, nếu dung dịch thử nghiệm không chứa silic ở dạng này. Trong trường hợp này, chuẩn bị sẵn một dung dịch trực tiếp trong bình định mức một vạch dung tích 100 mL bằng thủy tinh.

Vừa thêm vừa khuấy, 5 mL dung dịch axit oxalic (4.4), đợi khoảng 5 min và chuyển định lượng dung dịch vào trong bình định mức một vạch dung tích 100 mL.

Sau đó thêm, tùy theo dung dịch khử được sử dụng,

– hoặc 20 mL dung dịch axit sulfuric (4.1), khuấy và sau đó thêm 2 mL dung dịch khử axit sulfuric (4.7.1),

– hoặc 30 mL dung dịch axit sulfuric (4.1), lắc đều và sau đó thêm 2 mL dung dịch khử axit L-ascorbic (4.7.2).

Pha loãng đến vạch mức và lắc đều.

6.4.3  Phép đo quang

Sau khi điều chỉnh thiết bị về độ hấp thụ zero bằng nước, thực hiện phép đo quang phổ của dung dịch thử nghiệm và dung dịch thử trắng theo quy định được đưa ra trong 6.3.3.

7  Biểu thị kết quả

Từ đường chuẩn (6.3.4), xác định khối lượng silic dioxit tương ứng với kết quả của phép đo quang có trong phần dung dịch thử được lấy để tạo màu và dung dịch phép thử trắng, tính bằng microgam.

Tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm cụ thể sẽ đưa ra công thức áp dụng trong việc tính toán.

CHÚ THÍCH: Nếu kết quả đạt dự kiến, nhân kết quả nhận được ở trên với 0,468, tính theo miligam silic (Si) trên kilogam.

8  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) Mọi thông tin cần thiết để nhận dạng đầy đủ mẫu;

b) Viện dẫn phương pháp chung sử dụng và tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm được phân tích;

c) Kết quả thử nghiệm và đơn vị tính được sử dụng;

d) Mọi dấu hiệu bất thường ghi nhận trong quá trình xác định;

e) Thao tác bất kỳ không bao gồm trong tiêu chuẩn này hoặc trong tiêu chuẩn liên quan đến sản phẩm được phân tích, hoặc lựa chọn tùy ý.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Các chất gây nhiễu

CẢNH BÁO: Cần phải kiểm tra sự gây nhiễu từ các ion, nguyên tố hoặc hợp chất không nêu trong Bảng A.1.

Phụ lục B

(Tham khảo)

Các tiêu chuẩn liên quan đến xác định hàm lượng silic bằng phương pháp quang phổ khử molybdosilicat

ISO 984, Sodium hydroxide for industrial use (Natri hydroxit sử dụng trong công nghiệp).

ISO 995, Potassium hydroxide for industrial use (Kali hydroxit sử dụng trong công nghiệp).

ISO 1232, Aluminium oxide primarily used for the production of aluminium (Nhôm oxit sử dụng trong sản xuất nhôm).

ISO 1620, Cryolite, natural and artificial (Cryolit; tự nhiên và nhân tạo).

ISO 2369, Aluminium fluoride for industrial use (Nhôm florua sử dụng trong công nghiệp).

ISO 3361, Phosphoric axit for industrial use (Axit phosphoric sử dụng trong công nghiệp).

ISO 3430, Sodium fluoride primarily used for the production of aluminium (Natri florua sử dụng trong sản xuất nhôm).

ISO 3701, Anhydrous hydrogen fluoride for industrial use (Hydro florua khan sử dụng trong công nghiệp).

ISO 5438, Axit-grade fluorspar (Flospar cấp axit).