Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11151:2015 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 9292:1988) quy định phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin nhằm xác định chính xác hàm lượng sắt tổng trong quặng và tinh quặng mangan. Dưới đây là phần tóm tắt chi tiết và chuyên sâu nội dung phần mở đầu cùng các điều khoản cốt lõi từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.
- Điều 1: Phạm vi áp dụngĐiều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của phương pháp phân tích hóa học:
- Đối tượng áp dụng: Tiêu chuẩn được áp dụng đối với các loại quặng mangan tự nhiên, quặng mangan đã qua xử lý (tinh quặng) và các sản phẩm kết tụ từ quặng mangan (như quặng thiêu kết hoặc quặng vê viên).
- Giới hạn hàm lượng phân tích: Phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin được thiết kế chuyên biệt để xác định hàm lượng sắt tổng nằm trong dải nồng độ từ 0,5 % (khối lượng) đến 6 % (khối lượng).
- Yêu cầu phối hợp: Tiêu chuẩn này không hoạt động độc lập mà phải được áp dụng đồng thời với các tiêu chuẩn liên quan về quy trình lấy mẫu, chuẩn bị mẫu thử và xác định độ ẩm của quặng mangan để đảm bảo tính đồng bộ và chính xác của kết quả phân tích cuối cùng.
Để đảm bảo tính chuẩn xác khi thực hiện phép thử, việc áp dụng tiêu chuẩn đòi hỏi phải viện dẫn và tuân thủ các tài liệu kỹ thuật nền tảng sau đây:
- TCVN 10559 (ISO 4297): Tiêu chuẩn về quặng và tinh quặng mangan - Hướng dẫn chung về phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử hóa học.
- TCVN 11150 (ISO 312): Tiêu chuẩn về quặng mangan - Phương pháp xác định hàm lượng ẩm hoạt hóa của các mẫu phân tích bằng phương pháp khối lượng.
- Lưu ý pháp lý: Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung nếu có).
Nguyên tắc hóa học và vật lý của phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin được quy định chặt chẽ theo các bước tuần tự sau:
- Phân hủy mẫu ban đầu: Mẫu thử được hòa tan và phân hủy bằng hỗn hợp axit mạnh gồm axit clohydric và axit nitric để giải phóng các ion sắt vào dung dịch.
- Xử lý phần không tan (bã lọc): Tiến hành lọc tách phần cặn không tan. Phần cặn này sau đó được tro hóa và nung chảy bằng chất chảy thích hợp như kali pyrosulfat (hoặc hỗn hợp natri cacbonat và natri tetraborat) để hòa tan triệt để lượng sắt còn sót lại trong liên kết silicat hoặc các khoáng vật khó tan.
- Gộp dung dịch: Hòa tan khối nóng chảy bằng axit clohydric loãng, sau đó gộp chung với dung dịch lọc chính thu được ở bước đầu tiên để thu hồi toàn bộ lượng sắt có trong mẫu.
- Khử sắt về dạng hóa trị II: Sử dụng hydroxylamin hydroclorid làm chất khử để chuyển đổi toàn bộ ion sắt (III) trong dung dịch về dạng sắt (II).
- Tạo phức màu đặc trưng: Cho sắt (II) phản ứng với thuốc thử 1,10-phenantrolin trong môi trường dung dịch đệm axetat được kiểm soát nghiêm ngặt ở độ pH tối ưu (từ 5,0 đến 6,0) để tạo thành một phức chất màu đỏ-cam bền vững.
- Đo quang phổ: Tiến hành đo độ hấp thụ quang của dung dịch phức màu ở bước sóng cực đại khoảng 510 nm bằng thiết bị đo phổ (máy quang phổ hoặc thiết bị đo màu phù hợp) để tính toán ra hàm lượng sắt dựa trên đường chuẩn đã xây dựng.
Tiêu chuẩn yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng hóa chất sử dụng. Trong suốt quá trình phân tích, chỉ được phép sử dụng các thuốc thử thuộc loại tinh khiết phân tích (TKPT) và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương:
- Các axit đậm đặc và dung dịch loãng: Axit clohydric (HCl, d = 1,19 g/ml), axit nitric (HNO3, d = 1,40 g/ml), axit sulfuric (H2SO4, d = 1,84 g/ml) và các dung dịch pha loãng của chúng theo tỷ lệ thể tích quy định (ví dụ: HCl 1+1, HCl 1+50, H2SO4 1+1, H2SO4 1+9).
- Chất nóng chảy: Kali pyrosulfat (K2S2O7) khan hoặc hỗn hợp natri cacbonat (Na2CO3) khan và natri tetraborat (Na2B4O7) khan theo tỷ lệ khối lượng 2:1.
- Chất khử: Dung dịch hydroxylamin hydroclorid (NH2OH.HCl), nồng độ 100 g/l (được chuẩn bị mới hoặc bảo quản trong chai tối màu).
- Thuốc thử tạo màu: Dung dịch 1,10-phenantrolin monohydrat (C12H8N2.H2O), nồng độ 2,5 g/l.
- Dung dịch đệm axetat: Được chuẩn bị bằng cách hòa tan khoảng 100 g amoni axetat (CH3COONH4) trong nước, thêm 120 ml axit axetic băng (CH3COOH) và pha loãng bằng nước đến thể tích 1 lít để duy trì môi trường pH ổn định cho phản ứng tạo phức.
- Dung dịch sắt tiêu chuẩn:
- Dung dịch gốc (chứa 0,1 g sắt trong 1 lít): Được chuẩn bị bằng cách hòa tan sắt kim loại có độ tinh khiết không dưới 99,9 % trong axit clohydric loãng, hoặc hòa tan một lượng muối sắt tương đương, sau đó định mức chính xác.
- Dung dịch tiêu chuẩn làm việc (chứa 0,01 g sắt trong 1 lít): Được pha loãng từ dung dịch gốc ngay trước khi sử dụng để xây dựng đường đồ thị chuẩn.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 11151:2015
ISO 9292:1988
QUẶNG VÀ TINH QUẶNG MANGAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TỔNG - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ 1,10-PHENANTROLIN
Manganese ores and concentrates - Determination of total iron content - 1,10-Phenanthroline spectrometric method
Lời nói đầu
TCVN 11151:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 9292:1988.
TCVN 11151:2015 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 SẮT TỔNG - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ 1,10-PHENANTROLIN
Manganese ores and concentrates - Determination of total iron content - 1,10-Phenanthroline spectrometric method
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin để xác định hàm lượng sắt tổng có trong quặng và tinh quặng mangan. Phương pháp này áp dụng cho các loại quặng có hàm lượng sắt tổng từ 0,1 % (khối lượng) đến 15 % (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 (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 axit clohydric. Lọc cặn không tan và giữ lại dịch lọc làm dung dịch chính. Đốt giấy lọc có chứa cặn và xử lý bằng axit sulfuric và axit flohydric.
Nung chảy phần cặn đã đốt với kali pyrosulfat. Hòa tan khối chảy trong dung dịch chính. Tạo thành phức của sắt với 1,10-phenantrolin và đo phổ.
4. Các phản ứng
Phương pháp này dựa trên sự tạo thành phức màu của sắt(II) với 1,10-phenanthrolin (pH 4 đến 5) sau khi khử sắt(III) thành sắt(II) bằng hydroxylamoni clorua.
5. Thuốc thử
5.1. Axit clohydric, r 1,19 g/ml.
5.2. Axit clohydric, r 1,19 g/ml, pha loãng 1 50.
5.3. Axit sulfuric, r 1,84 g/ml, pha loãng 1 1.
5.4. Axit flohydric, r 1,14 g/ml, dung dịch 40 % (khối lượng).
5.5. Kali pyrosulfat (K2S2O7) hoặc kali hydro sulfat (KHSO4).
5.6. Hydroxylamoni clorua, dung dịch 10 % (khối lượng).
5.7. Dung dịch đệm.
Hòa tan 450 g natri acetat trong 500 ml nước, cho thêm 240 ml axit acetic băng, pha loãng bằng nước đến 1000 ml và lắc đều.
5.8. 1,10-phenantrolin, dung dịch c(C12H8N2.H2O) = 5 g/l.
Hòa tan 5 g 1,10-phenantrolin (C12H8N2.H2O) trong 100 ml etanol, và pha loãng bằng nước đến 1000 ml. Cách khác, hòa tan 6 g 1,10-phenantrolin hydroclorua (C12H8N2HCI.H2O) trong 1000 ml nước.
5.9. Sắt, dung dịch chuẩn
Dung dịch A.
Cho 0,500 0 g sắt kim loại [độ tinh khiết 99,95 % (khối lượng)] vào cốc dung tích 300 ml, cho thêm 100 ml axit sulfuric (r 1,84 g/ml pha loãng 1 1), đậy cốc bằng nắp kính đồng hồ và gia nhiệt từ từ để hòa tan hoàn toàn. Làm nguội dung dịch, cho thêm 10 ml dung dịch hydro peroxit [30 % (khối lượng) pha loãng 1 9] từng giọt một và gia nhiệt từ từ đến sôi và phân hủy lượng dư của hydro peroxit. Sau khi làm nguội, chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 1000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.
1 ml dung dịch A chứa 0,5 mg sắt.
Chuyển 50 ml dung dịch A cho vào bình định mức dung tích 500 ml, cho thêm 25 ml axit clohydric (5.1), làm nguội, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.
1 ml dung dịch B chứa 0,05 mg sắt.
6. Thiết bị, dụng cụ
Các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm, và
6.1. Chén, bằng platin hoặc hợp kim platin.
6.2. Máy đo phổ hoặc máy so màu quang điện
7. Lấy mẫu và các mẫu thử
Để phân tích, sử dụng mẫu phòng thử nghiệm có cỡ hạt nhỏ hơn 100 mm, được lấy theo TCVN 10548-1 (ISO 4296-1) và chuẩn bị theo TCVN 10548-2 (ISO 4296-2).
8. Cách tiến hành
8.1. Phần mẫu thử
Lấy vài mẫu, cân khối lượng phần mẫu thử được chọn từ Bảng 1 tùy theo hàm lượng sắt tổng dự kiến.
Bảng 1 - Khối lượng phần mẫu thử
| Hàm lượng Fe tổng dự kiến % (khối lượng) | Khối lượng phần mẫu thử. g |
| Từ 1,0 đến 2 | 1,0 |
| Từ 2 đến 5 | 0,4 |
8.2. Phép thử trắng
Thực hiện phép thử trắng song song với phép phân tích (các) mẫu quặng ở cùng các điều kiện.
8.3. Xác định
8.3.1. Phân hủy phần mẫu thử
Cho phần mẫu thử (8.1) vào cốc dung tích 300 ml, làm ẩm bằng nước, và cho thêm 30 ml axit clohydric (5.1) . Đậy cốc bằng nắp kính đồng hồ và gia nhiệt từ từ để phân hủy mẫu. Rửa nắp kính đồng hồ và pha loãng bằng nước ấm đến khoảng 50 ml.
Lọc cặn không tan trên giấy lọc trung bình có thêm một lượng nhỏ bột giấy. Rửa giấy và cặn từ bốn đến năm lần bằng axit clohydric nóng (5.2) và bốn đến năm lần bằng nước nóng. Gộp phần dịch lọc và nước rửa trong bình cốc dung tích 300 ml và giữ làm dung dịch chính.
8.3.2. Xử lý cặn
Cho giấy lọc có chứa cặn vào chén platin (6.1), sấy khô giấy và cặn và đốt tại nhiệt độ từ 500 oC đến 600 oC. Để chén nguội, làm ẩm cặn bằng vài giọt nước, cho thêm 3 đến 4 giọt axit sulfuric (5.3). sau đó cho thêm 5 ml đến 6 ml axit flohydric (5.4) và làm bay hơi đến khô. Để chén nguội, cho thêm 2 g kali pyrosulfat hoặc kali hydro sulfat (5.5) vào cặn và nung tại nhiệt độ từ 600 oC đến 650 oC cho đến khi thu được khối chảy trong.
Để chén nguội, hòa tan khối chảy trong dung dịch chính (8.3.1) có gia nhiệt, sau đó lấy chén ra và rửa bằng nước. Làm nguội dung dịch và chuyển vào bình định mức dung tích 250 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.
8.3.3. Chuẩn bị dung dịch cho phép đo phổ
Đối với các loại quặng có hàm lượng sắt đến 0,8 % (khối lượng) lấy 10 ml từ dung dịch (8.3.2); đối với các loại quặng có hàm lượng sắt lớn hơn 0,8 % (khối lượng) lấy 5 ml từ dung dịch (8.3.2). Chuyển phần dung dịch đã lấy vào bình định mức dung tích 100 ml và cho thêm 50 ml nước.
Cho thêm 5 ml dung dịch hydroxylamoni clorua (5.6), lắc đều, để yên trong 5 min, sau đó cho thêm 10 ml dung dịch đệm (5.7) và 10 ml dung dịch 1,10-phenantrolin (5.8). Lắc đều và để yên trong 1 h tại nhiệt độ phòng hoặc 15 min tại nhiệt độ 30 oC. Làm nguội dung dịch, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.
8.3.4. Phép đo phổ
Sử dụng máy đo phổ (6.2) được cài đặt độ hấp thụ lớn nhất (tại bước sóng từ 508 nm đến 512 nm) hoặc máy so màu quang điện (6.2) được lắp với bộ lọc ánh sáng (tại bước sóng từ 480 nm đến 520 nm) để đo độ hấp thụ của dung dịch thử (8.3.3) nước làm dung dịch so sánh.
CHÚ THÍCH: Trong trường hợp của phép đo bằng đèn hơi thủy ngân, thì đo độ hấp thụ tại bước sóng 546 nm.
8.3.5. Xây dựng đường chuẩn
Dùng pipet lấy dung dịch chuẩn sắt B (5.9) các lượng: 0,0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0 và 8,0 ml tương ứng với 0,0; 0,05; 0,10; 0,20; 0,30 và 0,40 mg sắt cho vào sáu bình định mức dung tích 100 ml. Cho vào từng bình 50 ml nước và 5 ml dung dịch hydroxylamoni clorua (5.6), lắc đều, để yên trong 5 min, sau đó cho thêm 10 ml dung dịch đệm (5.7) và 10 ml dung dịch 1,10-phenantrolin (5.8). Lắc đều và để yên trong 1 h tại nhiệt độ phòng hoặc 15 min tại nhiệt độ 30 oC. Làm nguội dung dịch, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều. Tiến hành phép đo phổ như qui định tại 8.3.4.
Dựng đường chuẩn bằng cách vẽ các độ hấp thụ (trừ đi độ hấp thụ của dung dịch đường chuẩn zero) theo các hàm lượng sắt danh nghĩa của các dung dịch.
9. Biểu thị kết quả
9.1. Tính kết quả
Chuyển đổi số đọc độ hấp thụ đối với dung dịch thử về hàm lượng sắt tổng theo phương pháp đường chuẩn (8.3.5), sau khi trừ đi số đọc độ hấp thụ đối với phép thử trắng,
Hàm lượng sắt tổng, wFe, biểu thị bằng phần trăm khối lượng, tính theo công thức sau:
trong đó
m0 là khối lượng của phần mẫu thử tương ứng với phần mẫu của dung dịch thử, tính bằng gam;
m2 là khối lượng của sắt có trong phần mẫu của dung dịch thử, thu được từ đường chuẩn, tính bằng gam;
K là hệ số chuyển đổi biểu thị hàm lượng sắt tổng ở trạng thái khô.
9.2. Sai số cho phép của kết quả giữa các phép xác định hai lần
Sai số cho phép của kết quả giữa các phép xác định hai lần được qui định trong Bảng 2.
Bảng 2 - Sai số cho phép đối với hàm lượng sắt tổng
| Hàm lượng sắt tổng | Sai số cho phép | |
| Ba phép xác định hai lần | Hai phép xác định hai lần | |
| % (khối lượng) | % (khối lượng) | % (khối lượng) |
| Từ 0,1 đến 0,2 | 0,02 | 0,03 |
| Từ 0,2 đến 0,4 | 0,03 | 0,04 |
| Từ 0,4 đến 1,0 | 0,06 | 0,07 |
| Từ 1,0 đến 2,5 | 0,09 | 0,10 |
| Từ 2,5 đến 5,0 | 0,12 | 0,15 |
- 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10548-1:2014 (ISO 4296-1:1984) về Quặng mangan - Lấy mẫu - Phần 1: Lấy mẫu đơn
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10548-2:2014 (ISO 4296-2:1983) về Quặng mangan - Lấy mẫu - Phần 2: Chuẩn bị mẫu
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11142:2015 (ISO 4297:1978) về Quặng và tinh quặng mangan - Phương pháp phân tích hóa học - Hướng dẫn chung
- 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10549:2014 (ISO 4298:1984) Quặng và tinh quặng mangan - Xác định hàm lượng mangan - Phương pháp chuẩn độ điện thế
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10551:2014 (ISO 548:1981) về Quặng mangan - Xác định hàm lượng bari oxide - Phương pháp khối lượng bari sulfat
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10553:2014 (ISO 619:1981) về Quặng mangan - Xác định hàm lượng chromi - Phương pháp đo màu diphenylcacbazid và phương pháp chuẩn độ bạc persulfat
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11122:2015 (ISO 6685:1982) về Sản phẩm hoá học sử dụng trong công nghiệp - Xác định hàm lượng sắt - Phương pháp quang phổ 1,10-phenanthrolin
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9910:2013 về Đất, đá, quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng sắt tổng - Phương pháp đo quang
- 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9911:2013 về Đất, đá quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng silic oxit - Phương pháp khối lượng
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12202-3:2018 về Đất, đá quặng apatit và photphorit - Phần 3: Xác định hàm lượng photpho bằng phương pháp phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-OES)
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12202-5:2018 về Đất, đá quặng apatit và photphorit - Phần 5: Xác định hàm lượng titan bằng phương pháp đo màu
- 1 Quyết định 3994/QĐ-BKHCN năm 2015 công bố Tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10548-1:2014 (ISO 4296-1:1984) về Quặng mangan - Lấy mẫu - Phần 1: Lấy mẫu đơn
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10548-2:2014 (ISO 4296-2:1983) về Quặng mangan - Lấy mẫu - Phần 2: Chuẩn bị mẫu
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10549:2014 (ISO 4298:1984) Quặng và tinh quặng mangan - Xác định hàm lượng mangan - Phương pháp chuẩn độ điện thế
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10551:2014 (ISO 548:1981) về Quặng mangan - Xác định hàm lượng bari oxide - Phương pháp khối lượng bari sulfat
- 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10553:2014 (ISO 619:1981) về Quặng mangan - Xác định hàm lượng chromi - Phương pháp đo màu diphenylcacbazid và phương pháp chuẩn độ bạc persulfat
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11142:2015 (ISO 4297:1978) về Quặng và tinh quặng mangan - Phương pháp phân tích hóa học - Hướng dẫn chung
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11122:2015 (ISO 6685:1982) về Sản phẩm hoá học sử dụng trong công nghiệp - Xác định hàm lượng sắt - Phương pháp quang phổ 1,10-phenanthrolin
- 9 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9910:2013 về Đất, đá, quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng sắt tổng - Phương pháp đo quang
- 10 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9911:2013 về Đất, đá quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng silic oxit - Phương pháp khối lượng
- 11 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12202-3:2018 về Đất, đá quặng apatit và photphorit - Phần 3: Xác định hàm lượng photpho bằng phương pháp phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-OES)
- 12 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12202-5:2018 về Đất, đá quặng apatit và photphorit - Phần 5: Xác định hàm lượng titan bằng phương pháp đo màu