Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3855:1983 về Ferocrom - Phương pháp xác định hàm lượng cacbon quy định hai phương pháp xác định hàm lượng cacbon trong ferocrom: phương pháp chuẩn độ điện thế và phương pháp thể tích khí. Phương pháp chuẩn độ điện thế là khuyến khích áp dụng.
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 3855 - 83 FEROCROM PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁCBON Ferrochrome Method for the determination of cacbon content Tiêu chuẩn quy định hai phương pháp xác định hàm lượng cacbon frocrom: phương pháp chuẩn độ điện phương pháp thể tích khí Phương pháp chuẩn độ điện khuyến khích áp dụng Khi tiến hành phân tích thiết phải tuân theo yêu cầu chung TCVN 3853 - 83 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBON ĐẾN 0,1% 1.1 Nguyên tắc Phương pháp dựa vào q trình nung mẫu dòng oxy 1300 - 1380 o lượng khí cacbonic tạo thành hấp thụ dung dịch điện ly bazơ yếu chứa bari hydrôxit Xác định điểm kết thúc phản ứng phương pháp chuẩn độ điện 1.2 Thiết bị, hóa chất dung dịch Thiết bị xác định cácbon (theo sơ đồ hình 1) Áp kế để đo áp suất khơng khí Thuyền sứ khơng tráng men, trước dùng phải nung dòng oxy 1300 - 1380 oC khoảng - phút bảo quản bình hút ẩm Natri clorua Natri hydroxit Rượu etylic, dung dịch 98% Hydro peoxit, dung dịch 3% Vôi xút Đồng (II) oxyt dạng bột Kali pemanganat Kali hydroxit, dung dịch 20% Sắt kim loại dạng bột Kali dicromat Axit sunfuric, d 1,84 Chất chảy: đồng (II) oxyt dạng bột nung 850 oC khoảng - sau dòng oxy phút sắt kim loại dạng bột Trộn theo tỷ lệ (1 + 1) Hàm lượng cacbon chất chảy khơng vượt q 0,002% Nước khơng chứa khí cacbonic: đun sôi nước cất - đậy nút cao su có ống nối với hình rửa khí đựng dung dịch kali hydroxit Dung dịch điện ly: hoà tan 10g bari clorua l nước khơng chứa khí cacbonic, thêm ml dung dịch rượu etylic ml dung dịch hydro peroxit Bari hydroxit, dung dịch chuẩn độ, hòa tan 9g bari clorua 3g natri hydroxit, 5l nước khơng chứa khí cacbonic Đựng dung dịch bình có nút kín, để ngày gạn sang bình khác Đậy bình nút có ống chứa vơi xút Độ chuẩn (T) dung dịch tính gam mililit xác định theo mẫu tiêu chuẩn có hàm lượng cacbon gần với mẫu phân tích theo cơng thức: T=, đó: C - hàm lượng cacbon mẫu tiêu chuẩn, %; m - khối lượng mẫu tiêu chuẩn, g; V1 - thể tích dung dịch chuẩn độ bari hidroxit tiêu tốn chuẩn độ mẫu tiêu chuẩn, ml V2 - thể tích dung dịch chuẩn bari hidroxit tiêu tốn chuẩn độ mẫu trắng, ml 1.3 Cách tiến hành Rửa bình chuẩn độ nước Rót dung dịch điện ly nhúng điện cục vào cho mực dung dịch cao phần điện cực platin - mm Thể tích dung dịch điện ly bình chuẩn độ khơng 100 ml khống chế cách thêm vào bớt lượng cần thiết trước lần xác định Nâng nhiệt độ lò đến 1300 - 1380oC Nút ống sứ lại thơng dòng oxy với tốc độ cho dung dịch trộn thành bình tạo thành lớp bọt -5 mm Trong q trình phân tích giữ tốc độ thông oxy 0,2l/phút Nối điện cực với milivon - microampe kế điện kế Lúc kim điện kế phải lệch nhiều sang phải Nhỏ giọt dung dịch chuẩn độ bari hidroxit đến độ pH dung dịch khoảng - (xác định giấy thị vạn năng) Cân 1g ferocrom, rải lên đáy thuyền sứ lót sẵn 1g đồng (II) oxit Phủ lên g chất chảy Đưa thuyền sứ vào vùng nóng ống sứ Nút ống sứ lại để thông ống sứ với bình oxy bình chuẩn độ Ghi vị trí ban đầu kim điện Sau mở oxy qua lò vào bình chuẩn độ, kim lệch dần sang phải Nhỏ giọt dung dịch chuẩn độ từ micro buret để kim trở vị trí cũ Khi kim nằm ổn định vị trí ban đầu kết thúc q trình chuẩn độ Nếu kim vượt q vị trí đó, phải xác định lại Khi xác định hàm lượng cacbon theo phương pháp ca làm việc sử dụng lượng định dung dịch điện ly cách thêm vào lượng nhỏ để đảm bảo thể tích 100 ml nói Khi đốt mẫu có hàm lượng cacbon cao phải thường xuyên thay dung dịch điện ly kết tủa bari cacbonat làm bẩn đáy bình Sau xác định, rửa bình chuẩn độ dung dịch axit clohydric 10%, sau nước cất đến hết ion clo 1.4 Tính kết Hàm lượng cacbon (X) tính phần trăm theo cơng thức: X= đó: V - thể tích dung dịch chuẩn độ tiêu tốn phân tích mẫu, ml; V1 - thể tích dung dịch chuẩn độ tiêu tốn phân tích mẫu trắng, ml; T - độ chuẩn dung dịch chuẩn độ biểu thị gam cacbon ml dung dịch; m - khối lượng mẫu, g Hình 1: Sơ đồ thiết bị xác định cacbon Bình oxy với đồng hồ van điều chỉnh (hoặc bình giảm áp); Bình rửa khí đựng: a) dung dịch kali pemanganat 4% dung dịch kali hidroxit b) dung dịch bari hydroxit 5% c) Axit sufuaric Khóa nhánh; Cặp nhiệt điện nối với đồng hồ đo nhiệt độ lò; Lò ống đốt nóng đến 1400 oC; Biến để điều chỉnh nhiệt độ lò; Ống sứ khơng tráng men dài 650 - 750 mm, đường kính 18 - 20 mm dùng phải nung suốt chiều dài 1300 - 1380 oC; Bầu thủy tinh đựng bơng thủy tinh để lọc bụi; Bình rửa khí đựng dung dịch kali dicromat 15%; 10 Khóa nhánh; 11 Bình chuẩn độ; 12 Micro buet; 13 Milivon-microampe kế điện kế; 14 Điện cực platin dạng xoắn; 15 Điện cực calomen PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH KHÍ ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACBON TỪ 0,1 ĐẾN 8% 2.1 Nguyên tắc Phương pháp dựa vào trình nung mẫu dòng oxy 1300 - 1380 oC lượng khí cacbonic tạo thành hấp thụ dung dịch kali hydroxit 2.2 Thiết bị, hóa chất dung dịch Thiết bị xác định cacbon (theo sơ đồ hình 2) Thuyền sứ: trước sử dụng phải nung dòng oxy 1300 - 1380 0C khoảng 3-5 phút bảo quản bình hút ẩm Áp kế để đo áp suất khơng khí Kali hydroxit, dung dịch 40% Kali pemanganat Axit sunfuric d 1,84 Metyl đỏ, dung dịch 0,1% Sắt kim loại dạng bột Đồng (II) axit dạng bột Đồng (I) axit, điều chế cách nung đồng kim loại 300-400 oC khoảng 3-4 Vôi xút canxi clorua khan Chất chảy: đồng (II) oxit nung 850 oC khoảng 3-4 giờ, sau dòng oxy phút sắt kim loại Hàm lượng cacbon đất chảy không 0,002% Đối với hàm lượng ferocrom không chứa cacbon, thứ tự cho chất chảy lượng cân mẫu sau: rải lên đáy thuyền sứ 1g đồng (II) oxit, 1g mẫu, 1g đồng (II) oxit 1g sắt kim loại Khi lượng cân mẫu giảm giảm lượng chất chảy Đối với mẫu ferocrom cacbon, dùng chất chảy đồng (I) oxit đồng (II) oxit theo tỷ lệ lượng mẫu bốn lượng chất chảy Thứ tự cho chất chảy lượng cân mẫu vào thuyền sứ giống ferocrom không chứa cacbon Hàm lượng cacbon chất chảy không vượt 0,01% Hình 2: Sơ đồ thiết bị xác định cacbon Bình oxy với đồng hồ van điều chỉnh (hoặc bình giảm áp); Bình rửa khí chứa dung dịch kali permanganat 4% dung dịch kali hydroxit 40%; Ống chữ U đựng vôi xút canxi clorua khan để hấp thụ cacbon dioxit; Bình rửa khí đựng axit sunfuric; Khóa nhánh; Cặp nhiệt điện nối với đồng hồ đo nhiệt độ lò; Lò ống đốt đến 1400 oC; Biến để điều chỉnh nhiệt độ lò; Ống sứ khơng tráng men dài 650-750 mm, đường kính 18-20 mm, trước sử dụng phải nung suốt chiều dài ống 1300-1380 oC; 10 Bầu thủy tinh đựng thủy tinh lẫn tinh thể cromoxit để lọc bụi khí sunfurơ sinh đốt mẫu; 11 Ống sinh hàn; 12,13 Khóa nhánh; 14 Nhiệt kế; 15 Ống đo khí; 16 Thang đo; 17 Bình cân đựng dung dịch natri clorua 20% axit hóa axit sunfuric theo thị metyl đỏ; 18 Bình hấp thụ đựng dung dịch kali hidrơxit 2.3 Cách tiến hành Lò nung đến nhiệt độ 1300-1380 oC Kiểm tra độ kín mối nối khóa cách đóng khóa 12, thơng dòng oxy Nếu sau phút bình rửa khí khơng xuất bọt khí chứng tỏ hệ thống dẫn khí kín Trong trường hợp ngược lại, tháo lau chùi bôi trơn lặp lại Để khóa 12, 13 vị trí cho ống đo khí thơng với khơng khí Nâng bình cân lên ống đo khí chứa đầy dung dịch natri clorua xoay khóa 13 sang vị trí thơng ống đo khí với bình hấp thụ Hạ bình cân xuống, dung dịch chảy từ ống đo khí vào bình cân bằng, dung dịch bình hấp thụ dâng lên Khi van nối bình hấp thụ đóng lại xoay khóa 13 vị trí thơng với khơng khí Nâng bình cân lên để dung dịch đẩy hết khơng khí khỏi ống đo khí Đóng khóa 13 lại, hạ bình cân xuống Nếu dung dịch bình hấp thụ ống đo khí khơng bị hạ xuống tiến hành phân tích mẫu Trong trường hợp ngược lại phải tháo khóa, lau chùi, bơi trơn, lắp kiểm tra lại Đốt 2, mẫu tiêu chuẩn ferocrom có hàm lượng cacbon xác định để kiểm tra độ ổn định thiết bị Căn vào hàm lượng cacbon mẫu để lấy lượng cân mẫu chất chảy đồng thời chọn ống đo khí có thang đo thích hợp (theo bảng 1) Bảng Hàm lượng cacbon, % Khối lượng mẫu, g Khối lượng chất chảy, g ống đo khí với thang đo, % Từ 0,10 đến 0,20 1,0 3,0 Từ đến 0,25% Trên 0,20 đến 0,50 0,4 1,5 “ Trên 0,5 đến 1,00 1,0 3,0 Từ đến 1,5% Trên 1,00 đến 2,00 0,5 2,0 “ Trên 2,00 đến 4,00 0,5 2,0 Từ đến 4,5% Trên 4,00 đến 6,00 0,3 1,5 “ Trên 6,00 0,2 1,0 “ Cho mẫu chất chảy theo thứ tự ghi mục 2.2 vào thuyền sứ, đẩy nhanh thuyền sứ với mẫu vào vùng nóng ống sứ Nút ống sứ lại, để yên 30 giây mở khóa thơng oxy vào lò khóa 13 cho hỗn hợp khí tràn vào ống đo khí với tốc độ nhanh dần cho mực dung dịch natri clorua xuống đến gần điểm "0" sau 7-8 phút Mở nhanh nút cao su khỏi ống sứ phía oxy vào để cân áp suất ống đo khí với áp suất khí quyển, lúc mực dung dịch ống đo khí phải nằm vị trí "0" thang đo Xoay khóa 13 vị trí thơng ống đo khí với bình hấp thụ Nâng bình cân lên để đẩy hỗn hợp khí ống đo khí sang bình hấp thụ Hạ bình cân xuống để hỗn hợp khí trở lại ống đo khí Lặp lại q trình lần Đóng khóa 13 Sau đến phút, lấy lại mức thăng dung dịch ống, đo khí bình cân Đọc số thang đo Ghi nhiệt độ nhiệt kế áp suất khí áp kế Để kiểm tra cacbon mẫu cháy hết chưa tiến hành nung mẫu thêm lần Muốn xoay khóa 12, 13 nâng bình cân để đẩy hết khí ống đo khí ngồi tiến hành nung mẫu thêm phút Gộp kết hai lần nung lại Đồng thời phải tiến hành phân tích mẫu trắng qua tất bước mẫu phân tích 2.4 Tính kết 2.4.1 Hàm lượng cacbon (X), tính phần trăm theo cơng thức: X= đó: A - số đọc thang đo hàm lượng phần trăm cacbon mẫu; B - số đọc thang đo hàm lượng phần trăm cacbon mẫu trắng; K - hệ số hiệu chỉnh thể tích khí theo áp suất nhiệt độ; m - khối lượng mẫu, g Bảng Hàm lượng cacbon, % Sai lệch cho phép, % (tuyệt đối) Đến 0,02 0,003 Trên 0,02 đến 0,04 0,004 Trên 0,04 đến 0,06 0,006 Trên 0,06 đến 0,08 0,008 Trên 0,08 đến 0,10 0,010 Trên 0,10 đến 0,15 0,012 Trên 0,15 đến 0,25 0,020 Trên 0,25 đến 0,50 0,030 Trên 0,50 đến 1,00 0,050 Trên 1,00 đến 2,00 0,080 Trên 2,00 đến 3,00 0,120 Trên 3,00 đến 4,00 0,150 Trên 4,00 đến 6,00 0,200 Trên 6,00 đến 8,00 0,300 ... dịch chuẩn độ bari hidroxit tiêu tốn chuẩn độ mẫu tiêu chuẩn, ml V2 - thể tích dung dịch chuẩn bari hidroxit tiêu tốn chuẩn độ mẫu trắng, ml 1.3 Cách tiến hành Rửa bình chuẩn độ nước Rót dung dịch... theo mẫu tiêu chuẩn có hàm lượng cacbon gần với mẫu phân tích theo cơng thức: T=, đó: C - hàm lượng cacbon mẫu tiêu chuẩn, %; m - khối lượng mẫu tiêu chuẩn, g; V1 - thể tích dung dịch chuẩn độ... dịch chuẩn độ tiêu tốn phân tích mẫu, ml; V1 - thể tích dung dịch chuẩn độ tiêu tốn phân tích mẫu trắng, ml; T - độ chuẩn dung dịch chuẩn độ biểu thị gam cacbon ml dung dịch; m - khối lượng mẫu,