TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9913:2013

ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TITAN OXIT - PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG

Soils, rocks and ores of silicate group - Determination of titanium oxide - Photometric method

Lời nói đầu

TCVN 9913: 2013 do Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TITAN OXIT - PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG

Soils, rocks and ores of silicate group - Determination of titanium oxide - Photometric method

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp đo quang xác định hàm lượng titan oxit (TiO₂) từ 0,05% trở lên trong các đá silicat trong công tác điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản, thăm dò khoáng sản.

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 ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử

TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thuỷ tinh - Pipet một mức

TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức

TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt

3. Nguyên tắc

Mẫu sau khi phân huỷ thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit, tách silic, từ dung dịch xác định hàm lượng titan bằng phương pháp đo quang dưới dạng phức màu vàng của titan với hidro peoxit. Ảnh hưởng của sắt (III) được loại trừ bằng axit photphoric.

4. Hóa chất, thuốc thử

Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và nước phù hợp với loại 2 của TCVN 4851 (ISO 3696).

4.1  Axit clohidric, d=1,19, các dung dịch (1+1) và 2%.

4.2  Axit sunfuric, d = 1,84. dung dịch (1+1).

4.3  Axit flohidric, 40%

4.4  Gelatin, dung dịch 1% mới pha. Hòa tan 1 gam gelatin trong 100 ml nước khi đun nóng đến 70°C.

4.5  Natri cacbonat khan.

4.6  Kali hidroxit

4.7  Kali pyrosunfat.

4.8  Axit sunfuric, d=1,84, dung dịch (1+1).

4.9  Axit photphoric, d=1,72.

4.10  Hidro peoxit, 30%.

4.11  Titan oxit TiO₂.

4.12  Dung dịch tiêu chuẩn titan, có độ chuẩn theo TiO₂ 1mg/ml.

Hòa tan 1 gam titan oxit trong 100 ml axit sunfuric d=1,34 khi đun nóng rồi chuyển vào cốc đã có sẵn 700-800 ml nước. Để nguội, chuyển vào bình định mức 1 lít, thêm nước đến vạch, lắc đều dung dịch. Lọc dung dịch qua giấy lọc băng xanh và xác định lại độ chuẩn như sau:

Lấy chính xác 50 ml dung dịch vừa pha như trên, thêm 50 ml nước, đun sôi. Dùng amoni hidroxit (cho dư đến thoáng có mùi) để kết tủa titan hidroxit. Đun nóng 2-3 phút để vón kết tủa rồi lọc qua giấy băng đỏ. Rửa kết tủa trên giấy lọc bằng nước có 1% amoni hidroxit, sau đó rửa bằng nước nóng đến sạch ion sunlfat (thử bằng dung dịch bari do rua 10%). Nung kết tủa ở 800-900°C đến khối lượng không đổi khi cân. Nồng độ của dung dịch theo titan oxit bằng:

trong đó:

a: là khối lượng TiO₂, g:

V: là thể tích dung dịch lấy để kết tủa TiO₂, ml.

5. Thiết bị, dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường, bao gồm pipet một mức, bình định mức phù hợp với các quy định trong TCVN 7151 (ISO 648) và TCVN 7153 (ISO 1042), (trừ khi có quy định khác), và các thiết bị, dụng cụ sau.

5.1  Cân phân tích, có độ chính xác 2.10^-4 g.

5.2  Lò nung, có điều khiển nhiệt độ 1000°C

5.3  Chén bạch kim, có dung tích 30 ml.

5.4  Chén niken, có dung tích 30-50 ml.

5.5  Cốc thủy tinh chịu nhiệt, có dung tích 250 ml.

5.6  Bình hút ẩm. Ф 25 cm.

5.7  Bình định mức, có dung tích 250 ml.

5.8  Máy đo quang, 320 R-constant hoặc máy có đặc tính kỹ thuật tương đương.

5.9  Bình định mức, có dung tích 50 ml.

5.10  Pipet chia vạch, có dung tích 1, 2, 5 ml.

5.11  Pipet có dung tích 10, 25 ml.

6. Chuẩn bị mẫu thử

Chuẩn bị và gia công mẫu thử theo TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt

7. Cách tiến hành

7.1. Phân hủy phần mẫu thử và tách silic

7.1.1  Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat

Cân 0,5000 gam mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, phủ lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900-980°C và giữ ở nhiệt độ này trong 20-25 phút. Khi mẫu chảy thành một khối chảy đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30-35 ml dung dịch axit clohidric (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước.

7.1.2  Phân hủy bằng cách nung chảy với kali hidroxit

Cân 0,5000 gam mẫu cho vào chén niken đã có sẵn 4 ÷ 5 gam kali hidroxit đã làm mất nước trên bếp điện hoặc trong lò nung ở nhiệt độ 200-300°C. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 600 - 650°C và giữ ở nhiệt độ này trong 10-15 phút.

Khi mẫu chuyển thành một khối chảy đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng dung dịch axit clohidric 2%. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30-50 ml nước nóng để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước nóng. Hòa tan khối chảy bằng 20-25 ml axit clohidric d=1,19.

7.2. Tách axit silicic

Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân huỷ mẫu ở trên đem đun nóng và làm bay hơi trên bếp cách thủy hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khuấy dung dịch và làm tới kết tủa. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm; sau đó thêm 10 ml dung dịch axit clohidric d=1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hòa tan muối. Cho 10 ml dung dịch gelatin 1%, khuấy kỹ dung dịch 2-3 phút. Thêm 30 ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thủy 10 phút.

Lọc dung dịch vào bình định mức 250 ml qua giấy lọc băng xanh (Ф 11 cm). Rửa kết tủa 3-4 lần bằng axit clohidric 2% và sau đó rửa 8 -10 lần bằng nước nóng đến sạch ion Cl^- (thử ion Cl^- bằng dung dịch bạc nitrat).

Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước ở nhiệt độ 900°C đến khối lượng không đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở 950°C trong 1,5-2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và đem cân. Nếu cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng đem cân không thay đổi. Nhỏ vài giọt axit sunfuric (1+1) vào kết tủa, thêm 5-6 ml axit flohidric 40%. Đun nóng đến thoát khí anhidrit sunfurơ và bốc khô. Phần bã còn lại trong chén sau khi xử lí với axit flohidric ở trên đem nung ở nhiệt độ 950°C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng. Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit là lượng silic dioxit. Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosuntat ở nhiệt độ 400 - 450°C trong 10 phút. Hòa tan khối chảy bằng nước nóng đề axit hóa bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong bình định mức 250 ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I) Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhôm, sắt, titan, canxi, mage v.v.).

7.3. Xác định titan:

Lấy chính xác 10-25 ml dung dịch I (tùy theo hàm lượng titan) cho vào bình định mức 50 ml. Lần lượt thêm 5 ml dung dịch axit sunfuric (1-1), 2 ml axit photphoric d=1,72; 0,5 ml hidro peoxit 30%. Sau mỗi lần thêm một thuốc thử phải lắc đều. Thêm nước đến vạch, lắc đều dung dịch. Để yên 15 phút rồi đo mật độ quang của phức màu trên máy trắc quang tại bước sóng 410 nm, dùng cuvet có chiều dày 30 hoặc 50 mm. Dung dịch so sánh là dung dịch mẫu trắng có tất cả các thuốc thử như mẫu phân tích.

Xây dựng đồ thị chuẩn:

Dùng dung dịch chuẩn titan (hóa chất 5) lập một dãy chuẩn trong các bình định mức 50 ml có thứ tự nồng độ TiO₂ như sau: 0: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8:1,0;....; 1,5 mg/ml. Lần lượt thêm các thuốc thử và tiến hành như mẫu phân tích rồi vẽ đồ thị chuẩn theo giá trị mật độ quang đo được.

8. Tính kết quả

8.1. Tính hàm lượng titan oxit

Hàm lượng titan oxit được tính theo công thức:

trong đó:

a: Lượng titan oxit tương ứng với mật độ quang đo được, xác định theo đồ thị chuẩn, mg;

V_dm: Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml;

V_h: Thể tích dung dịch ml lấy để phân tích, ml;

G: Khối lượng phần mẫu thử (g).

8.2. Sai số phân tích

Sai lệch lớn nhất giữa hai kết quả xác định song song hoặc đối song không vượt quá giá trị Δ trong bảng sau:

9  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;