Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn ngành 10TCN 305:2005
Tiêu chuẩn ngành 10TCN 305:2005 là văn bản kỹ thuật quy định phương pháp xác định hàm lượng biuret trong các loại phân bón có chứa urê. Biuret là một sản phẩm phụ phát sinh trong quá trình sản xuất urê, có khả năng gây độc cho cây trồng nếu vượt quá hàm lượng cho phép. Việc áp dụng tiêu chuẩn này giúp kiểm soát chất lượng phân bón, đảm bảo an toàn cho cây trồng và hiệu quả sử dụng đất canh tác.
Phạm vi áp dụng và nguyên lý của phương pháp
Tiêu chuẩn này quy định chi tiết về phạm vi áp dụng cũng như nguyên lý cốt lõi để xác định hàm lượng biuret trong phân bón:
- Phạm vi áp dụng: Phương pháp này áp dụng đối với tất cả các loại phân bón có chứa urê (như urê đơn, phân hỗn hợp NPK có thành phần urê) nhằm xác định chính xác tỷ lệ phần trăm khối lượng biuret có trong mẫu thử.
- Nguyên lý hoạt động: Phương pháp dựa trên phản ứng tạo phức màu giữa biuret và đồng sunfat (CuSO4) trong môi trường kiềm tartrat (phản ứng biuret). Phức chất tạo thành có màu tím đặc trưng. Độ đậm nhạt của màu phức chất tỷ lệ thuận với hàm lượng biuret có trong mẫu. Tiến hành đo mật độ quang (độ hấp thụ quang) của dung dịch ở bước sóng khoảng từ 550 nm đến 580 nm bằng máy quang phổ, từ đó xác định được hàm lượng biuret dựa trên đường chuẩn đã dựng sẵn.
Hóa chất, thuốc thử và thiết bị sử dụng
Để tiến hành thử nghiệm theo tiêu chuẩn 10TCN 305:2005, phòng thử nghiệm cần chuẩn bị đầy đủ các loại hóa chất và trang thiết bị chuyên dụng sau:
- Hóa chất và thuốc thử:
- Nước cất hai lần hoặc nước có độ tinh khiết tương đương, không chứa cacbon dioxit (CO2).
- Dung dịch đồng sunfat (CuSO4.5H2O) tinh khiết hóa học.
- Dung dịch tartrat natri kali (muối Rochelle - KNaC4H4O6.4H2O) dùng để ngăn ngừa sự kết tủa của đồng hydroxit trong môi trường kiềm.
- Dung dịch natri hydroxit (NaOH) nồng độ xác định để tạo môi trường kiềm cho phản ứng tạo phức.
- Chất chuẩn biuret tinh khiết (độ tinh khiết tối thiểu 99%) dùng để pha chế các dung dịch tiêu chuẩn xây dựng đường cong chuẩn.
- Thiết bị và dụng cụ phòng thí nghiệm:
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) hoặc máy so màu quang điện có khả năng đo độ hấp thụ ở bước sóng 550 nm - 580 nm, trang bị cuvet phù hợp (thường là cuvet thủy tinh hoặc thạch anh có chiều dày truyền quang 1 cm hoặc 2 cm).
- Cân phân tích có độ chính xác đến 0,0001 gram (0,1 mg).
- Bếp cách thủy có bộ điều chỉnh nhiệt độ tự động.
- Các dụng cụ thủy tinh tiêu chuẩn bao gồm: bình định mức các dung tích (50ml, 100ml, 250ml, 1000ml), pipet chính xác, cốc mỏ, phễu lọc và giấy lọc không chứa chất hữu cơ gây nhiễu.
Quy trình tiến hành thử nghiệm
Quy trình xác định hàm lượng biuret được thực hiện nghiêm ngặt qua các bước sau để đảm bảo độ lặp lại và độ chính xác cao:
- Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn và dựng đường chuẩn:
- Pha dung dịch biuret tiêu chuẩn gốc từ biuret tinh khiết đã được sấy khô ở nhiệt độ thích hợp.
- Từ dung dịch gốc, tiến hành pha loãng thành một dãy các dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ biuret tăng dần.
- Thêm các thuốc thử gồm dung dịch tartrat natri kali, dung dịch đồng sunfat và dung dịch natri hydroxit vào từng bình tiêu chuẩn, định mức đến vạch bằng nước cất, lắc đều và để yên trong khoảng thời gian quy định để phản ứng tạo màu xảy ra hoàn toàn.
- Đo độ hấp thụ quang của dãy dung dịch tiêu chuẩn ở bước sóng cực đại so với dung dịch mẫu trắng (mẫu không chứa biuret).
- Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thụ quang và nồng độ biuret (đường chuẩn).
- Chuẩn bị mẫu thử và tiến hành đo:
- Cân một lượng mẫu phân bón xác định (tùy thuộc vào hàm lượng biuret dự kiến có trong mẫu) chính xác đến 0,0001g.
- Hòa tan mẫu bằng nước cất ấm, khuấy đều để hòa tan hoàn toàn biuret. Tiến hành lọc bỏ các chất không tan nếu có, chuyển toàn bộ phần nước lọc vào bình định mức.
- Tiến hành phản ứng tạo màu tương tự như đối với dãy dung dịch tiêu chuẩn: thêm dung dịch tartrat natri kali, dung dịch đồng sunfat và dung dịch natri hydroxit vào phần dung dịch mẫu thử.
- Đo độ hấp thụ quang của dung dịch mẫu thử ở cùng bước sóng đã chọn khi dựng đường chuẩn.
Tính toán và biểu thị kết quả
Kết quả phân tích được tính toán dựa trên các thông số thu được từ quá trình thực nghiệm:
- Công thức tính toán: Hàm lượng biuret (ký hiệu là X, tính bằng phần trăm khối lượng %) được tính toán dựa trên nồng độ biuret tìm được từ đường chuẩn (tương ứng với độ hấp thụ quang của mẫu thử), thể tích định mức của dung dịch mẫu và khối lượng mẫu cân ban đầu.
- Độ chênh lệch cho phép: Tiêu chuẩn quy định rõ giới hạn sai số cho phép giữa hai lần xác định song song trên cùng một mẫu thử. Nếu sai lệch vượt quá giới hạn cho phép, phải tiến hành phân tích lại mẫu từ đầu để đảm bảo tính khách quan và chính xác của kết quả thử nghiệm.
TIÊU CHUẨN NGÀNH
10TCN 305:2005
PHÂN BÓN
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BIURET
Fertilizers - Method for determination of biuret
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này áp dụng để xác định hàm lượng biuret trong phân urê
2. Tiêu chuẩn trích dẫn
TCVN 2620-1994 - Urê nông nghiệp - Phương pháp thử
10 TCN 301-2005 - Phân bón - Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu
3. Quy định chung, các thuật ngữ
3.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu
Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu theo 10 TCN 301-2005
3.2. Cột trao đổi cation
Cột trao đổi cation sử dụng trong phương pháp này có đường kính 8mm cao 320mm, được chế tạo như sau:
Sử dụng 100 gam hạt nhựa trao đổi (loại Dowex 50 hoặc tương đương)
Ngâm 4 lần với dung dịch 4N HCl mỗi lần 250ml
Sau đó rửa nhiều lần bằng nước cất
Cho hạt nhựa đã rửa vào cột đến chiều cao 200mm
Rửa lại bằng nước cất cho đến pH nước rửa không nhỏ hơn 6
Nạp nước vào cột chờ sử dụng. Sau mỗi lần sử dụng cột trao đổi cation phải xử lý bằng 100ml dung dịch HCl tỷ lệ 1:4 (V:V) chảy với tốc độ 5ml/phút, sau đó rửa bằng nước cất cho đến pH nước rửa không nhỏ hơn 6, nạp nước vào cột chờ sử dụng lại.
3.3. Nước cất không có CO2
Sử dụng nước cất phù hợp với TCVN 4851-89, đun sôi để nguội (loại bỏ CO2) bảo quản trong bình kín sử dụng trong ngày. Phép đo biuret chỉ sử dụng nước cất không có CO2.
4. Phương pháp xác định
4.1. Nguyên tắc
Trong dung dịch không có CO2 và không có amon, biuret tạo phức với đồng sunfat trong môi trường bazơ kali-natri tartrat, có mầu tím đỏ đặc trưng, đo cường độ mầu của phức ở bước sóng 550nm bằng máy trắc quang, xác định hàm lượng biuret.
4.2. Phương tiện thử
4.2.1. Hoá chất
- Natri hydroxyt (NaOH loại PA)
- Kali-natri tartrat (KNaH4O6 4H2O loại PA)
- Đồng sunphat (CuSO4 5H2O loại PA)
- Axit sunfuric d=1,84 (H2SO4 loại PA)
- Biuret tiêu chuẩn [(NH2)(CO2)NH] loại PA
- Chỉ thị metyl đỏ (loại PA)
- Axeton (loại PA)
- Nước cất không có CO2
4.2.2. Thuốc thử
4.2.2.1. Dung dịch bazơ kali-natri tartrat
- Hoà tan 50g kali-natri tartrat vào 500ml nước cất
- Thêm 40g natri hydroxyt (đã rửa tráng sơ bộ lớp ngoài)
- Lắc đều cho hoà tan hết, chuyển sang bình định mức 1000ml
- Thêm nước cất tới vạch định mức, dung dịch kali-natri tartrat pha trước khi sử dụng một ngày
4.2.2.2. Dung dịch đồng sunphat 15gam/L
- Hoà tan 15gam đồng sunphat vào 400ml nước cất
- Lắc đều cho tan hết, chuyển sang bình định mức 1000ml
- Thêm nước tới vạch định mức
4.2.2.3. Dung dịch tiêu chuẩn biuret 2000mg/L (dung dịch tiêu chuẩn gốc)
- Cân 2±0,001gam biuret hoà tan vào 400ml nước, (trước khi cân, biuret được rửa bằng dung dịch 10% NaOH, rồi loại nước bằng cách rửa bằng axeton và cuối cùng sấy khô biuret ở nhiệt độ 105oC).
- Hiệu chỉnh pH của dung dịch biuret về pH=7 (hiệu chỉnh bằng dung dịch 0,1N NaOH hoặc 0,1N H2SO4), chuyển sang bình định mức 1000ml.
- Thêm nước cất đến vạch định mức, bảo quản lạnh
4.2.2.4. Chỉ thị metyl đỏ
- Hoà tan 0,5gam metyl đỏ trong 100ml etanol 95%
4.2.2.5. Dung dịch 0,1N H2SO4 , dung dịch 0,1N NaOH
4.2.3. Thiết bị dụng cụ
- Máy trắc quang có bước sóng 550nm (giải sóng từ 400 đến 800nm)
- Cột trao đổi cation cao 320mm đường kính 8mm
- Cân phân tích độ chính xác ±0,0002gam và cân kỹ thuật ±0,001gam
- Bếp cách thủy có thể điều chỉnh nhiệt độ ổn định 30±5oC
- Bình định mức các loại 50; 100; 1000ml
- Phễu lọc đường kính 8mm, giấy lọc và các dụng cụ khác trong phòng thí nghiệm
4.3. Tiến hành thử
4.3.1. Chuẩn bị dung dịch dãy tiêu chuẩn biuret
- Sử dụng bẩy bình định mức dung tích 100ml, cho vào mỗi bình thứ tự số ml dung dịch tiêu chuẩn biuret 2000mg/L và các dung dịch khác (xem Bảng 1).
Bảng 1: Chuẩn bị dãy tiêu chuẩn biuret từ 0 đến 500mg/L
| Số hiệu bình 100ml | S0 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 |
| Nồng độ dãy tiêu chuẩn Biuret (mg/L) | 0 | 10 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| Dung dịch Biuret 2000mg/L lấy vào mỗi bình (ml) | 0 | 0,5 | 5,0 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,0 |
| Thêm nước cất cho dung dịch trong bình tới khoảng 50 ml | |||||||
| Thêm 2 giọt chỉ thị metyl đỏ và nhỏ từng giọt 0,1N H2SO4 cho đến khi dung dịch chuyển sang mầu hồng | |||||||
| Thêm vào mỗi bình 20ml dung dịch kali-natri tartrat | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Thêm vào mỗi bình 20ml dung dịch đồng sunphat | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Thêm nước cất tới vạch định mức 100ml, lắc đều khoảng 10 giây, rồi nhúng bình vào nồi cách thuỷ ở nhiệt độ 30±5oC trong khoảng thời gian 15 phút (thỉnh thoảng lắc đều) | |||||||
| Dãy tiêu chuẩn trên được sử dụng để xây dựng đồ thị đường chuẩn (xem mục 4.3.3.) | |||||||
4.3.2. Chuẩn bị mẫu thử
4.3.2.1. Bước 1 - Chiết lọc
- Cân 10 ± 0,001gam mẫu đã được chuẩn bị theo 10 TCN 301-2005 cho vào cốc 250ml, hoà tan bằng 50ml nước nóng 50±5oC, khuấy đều 30 phút ở nhiệt độ 50±5oC.
- Lọc qua giấy lọc khô, thu lấy dịch lọc vào bình định mức 100ml (rửa cốc và que khuấy bằng nước cất vào phễu lọc), thêm nước cất tới vạch định mức 100ml - gọi đây là dung dịch A.
- Chuẩn bị đồng thời hai mẫu trắng cùng điều kiện mẫu thử
4.3.2.2. Bước 2 - Trao đổi
- Lấy 25ml dung dịch A, cho chảy qua cột trao đổi cation, hiệu chỉnh tốc độ trao đổi từ 4 đến 5ml/phút, thu dung dịch vào bình định mức 100ml.
- Sau khi dung dịch A trên cột đã rút hết, rửa bằng 25ml nước cất, thu dung dịch và nước rửa vào bình định mức, tốc độ rửa từ 4 đến 5ml/phút.
- Thêm 2 giọt chỉ thị metyl đỏ và nhỏ từng giọt 0,1N NaOH trung hoà cho đến khi dung dịch chuyển sang mầu vàng, axit hoá bằng dung dịch 0,1N H2SO4 cho đến khi dung dịch chuyển sang mầu hồng.
- Thêm nước cất tới vạch định mức, lắc đều - gọi đây là dung dịch B
4.3.2.3. Bước 3 - Tạo phức
- Lấy 50ml dung dịch B cho vào bình định mức 100ml
- Thêm vào mỗi bình 20ml dung dịch kali-natri tartrat
- Thêm vào mỗi bình 20ml dung dịch đồng sunphat
- Thêm nước cất tới vạch định mức 100ml, lắc đều khoảng 10 giây, rồi nhúng bình vào nồi cách thuỷ ở nhiệt độ 30±5oC trong khoảng thời gian 15 phút (thỉnh thoảng lắc đều)
4.3.3. Xây dựng đường chuẩn
- Sử dụng dãy tiêu chuẩn đã chuẩn bị để xây dựng đường chuẩn
- Đo dung dịch dãy tiêu chuẩn tại bước sóng 550nm
- Vẽ đồ thị đường chuẩn biểu diễn tương quan giữa mật độ quang với nồng độ dung dịch biuret của dãy tiêu chuẩn (hoặc phương trình tương đương).
- Hệ số tương quan của đường chuẩn không nhỏ hơn 0,9990.
4.3.4. Đo dung dịch mẫu
- Đo các dung dịch mẫu, dung dịch mẫu trắng đã chuẩn bị cùng điều kiện đo dãy tiêu chuẩn.
- Căn cứ vào số đo mật độ quang dung dịch mẫu thử, dung dịch mẫu trắng và đồ thị đường chuẩn, xác định được nồng độ biuret trong dung dịch mẫu đo, từ đó suy ra hàm lượng biuret trong mẫu.
4.4. Tính toán kết quả
4.4.1. Công thức tính
- Hàm lượng biuret tính theo phần trăm khối lượng (% Biuret)
| % Biuret = | (a x V4 x V2 x V x 100) |
| (1000 x V3 x V1 x m x 1000) |
| % Biuret = | a x V4 x V2 x V |
| V3 x V1 x m x 10000 |
Trong đó:
a- Nồng độ biuret trong dung dịch mẫu đo đã trừ mẫu trắng (mg/L)
V- Thể tích dung dịch chiết (ml) (100ml)
V1- Thể tích dung dịch lấy để trao đổi cation (ml) (25ml)
V2- Thể tích dung dịch sau khi trao đổi ( ml) (100ml)
V3- Thể tích dung dịch lấy để tạo phức (ml) (50ml)
V4- Thể tích bình tạo phức (ml) (100ml)
m- Khối lượng mẫu cân đem chiết (gam) (10gam)
Và các hệ số quy đổi đơn vị
4.4.2. Sai số phép đo
Kết quả phép thử kiểm tra chất lượng phân bón là giá trị trung bình của ít nhất hai lần thử lặp lại tiến hành song song, sai lệch kết quả giữa các lần lặp lại so với giá trị trung bình của phép thử không lớn hơn 0,5% giá trị tuyệt đối được chấp nhận.
- 1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2620:1994 về urê nông nghiệp - phương pháp thử
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4851:1989 (ISO 3696-1987) về nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm
- 3 Tiêu chuẩn ngành 10TCN 301:2005 về phân bón - Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu
- 4 Tiêu chuẩn ngành 10TCN 302:2005 về phân bón - Phương pháp xác định độ ẩm
- 5 Tiêu chuẩn ngành 10TCN 303:2005 về phân bón - Phương pháp xác định axit tự do
- 6 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 304:2004 về phân bón - Phương pháp xác định nitơ tổng số
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9293:2012 về Phân bón - Phương pháp xác định Biuret trong phân urê