Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11139:2015 (ISO 317-1984) Quặng và tinh quặng mangan - Xác định hàm lượng asen - Phương pháp đo phổ

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11139:2015

ISO 317:1984

QUẶNG VÀ TINH QUẶNG MANGAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ

Manganese ores and concentrates - Determination of arsenic content - Spectrometric method

Lời nói đầu

TCVN 11139:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 317:1984.

TCVN 11139:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC102 Quặng sắt biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

QUẶNG VÀ TINH QUẶNG MANGAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ

Manganese ores and concentrates - Determination of arsenic content - Spectrometric method

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo phổ để xác định hàm lượng asen có trong quặng và tinh quặng mangan.

Phương pháp này áp dụng đối với các loại quặng có hàm lượng asen từ 0,001 % (khối lượng) đến 0,2 % (khối lượng);

Tiêu chuẩn này được sử dụng cùng với TCVN 11142 (ISO 4297).

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).

TCVN 10548-1 (ISO 4296-1), Quặng mangan - Lấy mẫu - Phần 1: Lấy mẫu đơn.

TCVN 10548-2 (ISO 4296-2), Quặng mangan - Lấy mẫu - Phần 2: Chuẩn bị mẫu.

TCVN 11142:2015 (ISO 4297), Quặng và tinh quặng mangan - Phương pháp phân tích hóa học - Hướng dẫn chung.

3  Nguyên tắc

Phân hủy phần mẫu thử bằng cách xử lý với các axit clohydric, axit nitric và axit sulfuric và bay hơi hai lần cho đến khi axit sulfuric bốc khói. Khử As(V) bằng hydrazin sulfat thành As(III). Chưng cất As(III) khi có mặt kali bromua và axit clohydric.

Làm bay hơi phần cất với axit nitric đến khô, gia nhiệt cặn khô tại nhiệt độ từ 120 °C đến 130 °C trong khoảng thời gian từ 40 min đến 60 min.

Cho dung dịch amoni molybdat trong axit pecloric 3 mol/l và axit ascobic vào cặn khô. Tiến hành đo phổ.

4  Phản ứng

Phương pháp này dựa trên sự hình thành một heteropoly axit có màu của As(V) sau đó khử thành một phức asenomolybdat màu xanh bằng axit ascobic trong dung dịch axit pecloric 2,5 mol/l đến 4 mol/l.

Asen trước đó bị khử đến trạng thái oxy hóa III được tách ra từ các nguyên tố đi kèm bằng cách chưng cất từ axit clohydric 6 mol/l đến 9 mol/l. Sau đó As(lll) bị oxy hóa thành As(V) bằng axit nitric.

5  Thuốc thử

5.1  Kali bromua

5.2  Hydrazin sulfat (NH₂NH₂.H₂SO₄).

5.3  Axit ascobic (C₆H₈O₆), dung dịch 5 g/l.

Dung dịch này được pha mới trước khi cần dùng.

5.4  Axit sulfuric, ρ 1,84 g/ml, pha loãng 1 + 1.

5.5  Axit clohydric (ρ 1,19 g/ml), pha loãng 1 + 3.

5.6  Axit nitric, ρ 1,42 g/ml.

5.7  Hỗn hợp axit, chuẩn bị từ ba phần thể tích axit clohydric (ρ 1,19 g/ml) và một phần thể tích axit nitric (5.6)

5.8  Axit pecloric, c(HCIO₄) = 3 mol/l.

5.9  Amoni molybdat [(NH₄)₆Mo₇O₂₄.4H₂O], dung dịch.

Hòa tan 8,1 g amoni molybdat trong 250 ml nước có gia nhiệt. Chuyển 350 ml axit pecloric (ρ 1,51 g/ml) vào cốc dung tích 1000 ml có chứa 300 ml nước, vừa khuấy vừa cho từ từ dung dịch amoni molybdat đã nguội vào. Chuyển dung dịch này vào bình định mức dung tích 1000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

Dung dịch này bền trong hơn 2 tháng.

5.10  Asen, dung dịch chuẩn tương ứng với 1 g As/I.

Hòa tan 1,320 4 g asen trioxit trong 10 ml dung dịch natri hydroxit 100 g/l, chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 1 mg As.

5.11  Asen, dung dịch chuẩn tương ứng với 0,01 g As/l.

Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch tiêu chuẩn asen (5.10) cho vào bình định mức dung tích 1000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

Dung dịch này nên được pha mới trước khi dùng.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 0,01 mg As.

6  Thiết bị, dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm và

6.1  Thiết bị chưng cất asen (xem Hình 1)

CHÚ THÍCH:

1  Trước khi sử dụng lần đầu tiên thiết bị chưng cất và cốc thu, phải được làm sạch bằng hỗn hợp làm sạch axit cromic và sau đó tráng, súc kỹ bằng nước để đảm bảo rằng tất cả các bề mặt bên trong được phủ một màng ẩm mỏng. Điều kiện này cần phải được duy trì. Các khớp nối thủy tinh phải được làm sạch để loại bỏ hết các mỡ bôi trơn hữu cơ và sau đó bôi trơn bằng một lượng tối thiểu axit sulfuric (ρ 1,84 g/ml).

2  Các thiết bị sử dụng sau bước chưng cất (cốc thu và pipet và bình định mức, tùy theo nhu cầu sử dụng) phải được xử lý làm sạch đặc biệt như sau.

Trước khi sử dụng lần đầu tiên, dùng axit cromic xử lý tiếp theo súc tráng bằng nước, sau đó xử lý bằng axit nitric (5.6) pha loãng 1 + 10. Để dung dịch axit nitric yên trong bình trong vài giờ.

Giữ các bình này để sử dụng trong các phép xác định asen và được ghi nhãn thích hợp. Đối với mục đích sử dụng hàng ngày, thời gian để yên trong dung dịch axit nitric có thể giảm còn 30 min.

3  Trong quy trình này không sử dụng các chất tẩy rửa vì chúng có thể góp phần gây cản trở từ các phosphat.

6.2  Máy đo phổ với các bộ chọn lọc biến đổi liên tục phù hợp với phép đo tại bước sóng 840 nm hoặc đối với các bộ lọc biến đổi gián đoạn phù hợp với phép đo tại bước sóng từ 630 nm đến 700 nm.

7  Mẫu thử

Lấy mẫu quặng mangan theo TCVN 10548-1 (ISO 4296-1) và chuẩn bị mẫu theo TCVN 10548-2 (ISO 4296-2).

Sử dụng mẫu thử đã nghiền đến kích thước không lớn hơn 100 μm (được kiểm tra trên sàng có kích thước lỗ tương ứng) và làm khô không khí trong các điều kiện của phòng thử nghiệm.

8  Cách tiến hành

8.1  Phần mẫu thử

Cân mẫu thử với khối lượng được chọn từ Bảng 1 tùy theo hàm lượng asen dự kiến.

Bảng 1 - Khối lượng phần mẫu thử theo hàm lượng asen

8.2  Phép thử trắng

Tiến hành phép thử trắng theo tất cả các bước phân tích.

8.3  Phân hủy phần mẫu thử

Cho phần mẫu thử (8.1) vào bình có miệng rộng dung tích từ 100 ml đến 200 ml, làm ẩm bằng vài giọt nước và hòa tan trong 10 ml hỗn hợp axit (5.7) và 10 ml dung dịch axit sulfuric (5.4), để phân hủy quặng.

Khi quặng đã phân hủy hoàn toàn, làm bay hơi dung dịch cho đến khi xuất hiện khỏi axit sulfuric. Làm nguội, rửa các bên thành bình bằng các lượng nước nhỏ, và làm bay hơi tiếp cho đến khi xuất hiện khỏi axit sulfuric.

CHÚ THÍCH: Để tránh sự hao hụt asen(V) clorua, giữ thời gian bốc khói của axit sulfuric ở mức tối thiểu.

8.4  Chưng cất asen

Làm nguội dung dịch trong bình sau đó chuyển vào bình chưng cất dung tích 100 ml đến 120 ml có chứa từ 50 ml đến 60 ml axit clohydric (5.5). Cho thêm 0,5 g hydrazin sulfat (5.2) và 0,5 g kali bromua (5.1). Gia nhiệt dung dịch trong bình đến sôi và chưng cất asen ở dạng asen triclorua tại nhiệt độ khoảng 108 °C cho đến khi hai phần ba thể tích ban đầu của dung dịch đã chưng cất xong. Gom phần chưng cất vào cốc dung tích 100 ml có chứa 10 ml axit nitric (5.6). Đặt cốc thu trong bình nước lạnh.

Hình 1 - Thiết bị chưng cất asen

8.5  Chuẩn bị dung dịch để đo phổ

Gia nhiệt phần chưng cất, đun sôi trong khoảng 5 min. làm nguội và chuyển phần cất vào bình định mức dung tích 100 ml, nếu cần, lấy một phần (xem Bảng 1). Cho vào phần này 5 ml axit nitric (5.6).

Làm bay hơi phần cất hoặc một phần mẫu đến khô. Gia nhiệt phần cặn khô tại 120 °C đến 130 °C trong khoảng từ 40 min. đến 60 min. Cho vào phần cặn khô 20 ml dung dịch amoni molybdat (5.9), 1 ml dung dịch axit ascobic (5.3), và lắc đều và gia nhiệt trên bép cách thủy trong khoảng từ 10 min đến 15 min. Làm nguội dung dịch và chuyển vào bình định mức dung tích 50 ml, dùng dung dịch axit pecloric rửa xung quang cốc, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

8.6  Phép đo phổ

Đo độ hấp thụ của dung dịch trong cuvet đo, sử dụng máy đo phổ (6.2) tại các bước sóng 840 nm hoặc tại bước sóng từ 630 nm đến 700 nm, nước làm dung dịch so sánh.

8.7  Chuẩn bị dung dịch chuẩn so sánh

Chuyển một lượng dung dịch xác định của dung dịch chuẩn asen (5.11) có nồng độ gần với nồng độ của dung dịch thử vào ba bình tam giác cổ rộng dung tích 100 ml, cho thêm 10 ml hỗn hợp axit (5.7), 10 ml dung dịch axit sulfuric (5.4) và xử lý dung dịch thu được như mô tả tại 8.3 đến 8.6.

9  Biểu thị kết quả

9.1  Tính kết quả

Chuyển đổi các số đọc độ hấp thụ thực của dung dịch thử (thu được bằng cách trừ đi số đọc độ hấp thụ của dung dịch phép thử trắng từ số đọc của dung dịch thử này) thành hàm lượng asen bằng phương pháp so sánh (8.7).

Hàm lượng asen (As), biểu thị bằng phần trăm khối lượng, tính theo công thức sau:

trong đó

A₁ là giá trị hấp thụ đối với dung dịch thử sau khi trừ đi giá trị hấp thụ đối với dung dịch trắng;

A₂ là giá trị hấp thụ trung bình đối với ba dung dịch chuẩn so sánh sau khi trừ đi giá trị hấp thụ đối với dung dịch trắng;

m₀ là khối lượng của phần mẫu thử tương ứng với dung dịch thử hoặc phần mẫu lấy từ dung dịch thử, tính bằng gam;

m₁ là khối lượng của asen có trong dung dịch chuẩn so sánh, tính bằng miligam;

K là hệ số chuyển đổi để biểu thị hàm lượng asen ở trạng thái khô.

9.2  Sai số cho phép của kết quả giữa các phép xác định hai lần

Bảng 2 - Sai số cho phép đối với hàm lượng asen

Các giá trị biểu thị bằng phần trăm khối lượng