Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8516-2:2010 quy định phương pháp quang phổ sử dụng phức molipdosilicat bị khử để xác định hàm lượng silic tổng trong thép và gang. Phương pháp này áp dụng cho hàm lượng silic trong phạm vi 0,01 % (khối lượng) và 0,05 % (khối lượng) trong thép và gang. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8516-2:2010 ISO 4829-2:1988 THÉP VÀ GANG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SILIC TỔNG – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHỨC BỊ KHỬ MOLIPDOSILICAT – PHẦN 2: HÀM LƯỢNG SILIC TRONG PHẠM VI 0,01 % VÀ 0,05 % Steel and iron - Determination of total silicon content – Reduced molybdosilicate spectrophotometric method – Part 2: Silicon content between 0,01 % and 0,05 % Lời nói đầu TCVN 8516-2:2010 hoàn toàn tương với ISO 4829 -2:1988 TCVN 8516-2:2010 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 17 Thép biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố THÉP VÀ GANG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SILIC TỔNG – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHỨC BỊ KHỬ MOLIPDOSILICAT – PHẦN 2: HÀM LƯỢNG SILIC TRONG PHẠM VI 0,01 % VÀ 0,05 % Steel and iron - Determination of total silicon content – Reduced molybdosilicate spectrophotometric method – Part 2: Silicon content between 0,01 % and 0,05 % Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp quang phổ sử dụng phức molipdosilicat bị khử để xác định hàm lượng silic tổng thép gang Phương pháp áp dụng cho hàm lượng silic phạm vi 0,01 % (khối lượng) 0,05 % (khối lượng) thép gang Tài liệu viện dẫn Các tài liệu cần thiết việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu có ghi năm cơng bố, áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu khơng có năm cơng bố, áp dụng phiên kể sửa đổi, có TCVN 1811 (ISO 14284), Thép gang - Lấy mẫu chuẩn bị mẫu để xác định thành phần hoá học TCVN 6910 (ISO 5725), Độ xác (độ độ chụm) phương pháp đo kết đo TCVN 7149 (ISO 385), Dụng cụ thí nghiệm thủy tinh - Buret TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm thủy tinh - Pipet mức TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm thủy tinh - Bình định mức Nguyên tắc Hoà tan mẫu hỗn hợp axit clohyđric/axit nitric Nung chảy cặn không tan axit natri peoxit Tạo molipdosilicat dạng oxy hoá (màu vàng) dung dịch axit yếu Sau làm tăng nồng độ axit sunfuric thêm vào axit oxalic để loại bỏ cản trở photpho, asen vanadi, tiến hành khử chọn lọc phức molipdosilicat đến phức màu xanh axit ascorbic Đo quang phổ phức bị khử màu xanh bước sóng 810 nm 4 Thuốc thử Trong trình phân tích, khơng có u cầu khác, sử dụng thuốc thử cơng nhận có độ tinh khiết phân tích Các thuốc thử đựng chai thuỷ tinh, mở hấp thụ ẩm trở nên có tính ăn mòn thuỷ tinh Thuốc thử kiềm tính, chẳng hạn natri cacbonat natri peoxit đặc biệt nhạy cảm Để loại trừ rủi ro bị ô nhiễm gia tăng từ nguồn này, tốt sử dụng chai thuốc thử mở để pha chế dung dịch Ngoài ra, sử dụng nước vừa cất để pha chế dung dịch thuốc thử trình Khơng sử dụng nước khử khống trao đổi ion chứa lượng lớn keo silic Để loại trừ ô nhiễm ngẫu nhiên, yêu cầu nước phải chuẩn bị cho mục đích riêng đựng bình nhựa polipropylen để dùng Tất dung dịch phải pha chế bảo quản chai nhựa Polipropylen politetrafloetylen 4.1 Sắt tinh khiết, hàm lượng silic nhỏ µg/g 4.2 Natri peoxit, kích thước hạt 500 µm 4.3 Axit sunfuric, dung dịch pha loãng + Vừa rót vừa khuấy cách thận trọng 250 ml axit sunfuric ρ = 1,84g/ml vào 600 ml nước Làm nguội, pha loãng nước đến 1.000 ml lắc kỹ 4.4 Axit sunfuric, dung dịch pha loãng + 19 Vừa rót vừa khuấy cách thận trọng 50 ml axit sunfuric ρ = 1,84g/ml vào 800 ml nước Làm nguội, pha loãng nước đến 1000 ml lắc kỹ 4.5 Hỗn hợp axit clohydric/axit nitric Rót 180 ml axit clohydric ( = 1,19 g/ml) 65 ml axit nitric ( = 1,4 g/ml) vào 500 ml nước, làm nguội, pha loãng nước đến 000 ml lắc kỹ 4.6 Axit ascorbic, dung dịch 20 g/l Pha chế dung dịch trước dùng 4.7 Axit oxalic, dung dịch Hoà tan g axit oxalic ngậm hai phân tử nước (C 2H2O4.2H2O) nước, pha loãng nước đến 100 ml lắc kỹ 4.8 Hydropeoxit Pha loãng nước 200 ml hydropeoxit 300 g/l tới 1000 ml lắc kỹ 4.9 Kali pemanganat, dung dịch 22,5 g/l Lọc trước dùng 4.10 Natri molipdat, dung dịch Hoà tan 2,5 g natri molipdat (Na2MoO4.2H2O) 50 ml nước lọc qua giấy lọc định lượng chảy trung bình Ngay trước dùng, thêm 15 ml axit sunfuric (4.5) pha loãng đến 100 lắc kỹ 4.11 Silic, dung dịch tiêu chuẩn 4.11.1 Dung dịch silic gốc, chứa 1g Si lít Dùng cân có độ xác 0,0001 g, cân 2,1393 g silic oxit có độ tinh khiết cao vừa nung (>99,9% SiO2) chuyển vào chén platin (Trước dùng phải nung silic oxit có độ tinh khiết cao h 1100 °C làm nguội bình hút ẩm) Trộn với 16 g natri cacbonat khan nung chảy 1050 °C 30 Hoà tách sản phẩm nung 100 ml nước cốc polipropylen politetrafloetylen (xem thích) Chuyển dung dịch hồ tách, khơng vết cặn nào, sang bình định mức 1000 ml, pha loãng nước đến vạch lắc kỹ Chuyển sang bình politetrafloetylen nút kín để bảo quản ml dung dịch gốc chứa mg Si CHÚ THÍCH: Hồ tách sản phẩm nung cần phải đun nóng từ từ 4.11.2 Dung dịch tiêu chuẩn silic, chứa 20 mg Si lít Cho 10 ml dung dịch silic gốc (4.11.1) vào bình định mức 500 ml, pha loãng nước đến vạch lắc kỹ Chuyển sang bình politetrafloetylen nút kín để dùng ml dung dịch tiêu chuẩn chứa 20 g Si 5.Thiết bị, dụng cụ Dụng cụ thơng dụng phòng thí nghiệm 5.1 Cốc nắp, polipropylen politetrafloetylen 5.2 Chén, ziriconi kim loại (xem ghi chú), dung tích 50 ml CHÚ THÍCH : Chén cácbon thuỷ tinh dùng thay cho chén ziriconi kim loại 5.3 Dụng cụ thuỷ tinh đo thể tích Tất dụng cụ thuỷ tinh đo thể tích phải loại A phù hợp với TCVN 7149 (ISO 385), TCVN 7151 (ISO 648) TCVN 7153 (ISO 1042) Việc sử dụng dụng cụ thuỷ tinh phải hạn chế thời gian tiếp xúc thuốc thử ngắn nhất, dùng thuỷ tinh bosilicat thời gian tiếp xúc cho phép lâu 5.4 Máy quang phổ Máy quang phổ phải trang bị để đo độ hấp thụ quang với chiều rộng băng phổ 10 nm nhỏ bước sóng 810 nm Bước sóng đo phải có độ xác ± nm đo hấp thụ quang lớn kính lọc điđimi 803 nm phương pháp chuẩn phù hợp khác Đo hấp thụ quang dung dịch với độ hấp thụ quang lớn phải có độ lặp lại biểu thị sai lệch tương đối ± 0,3% nhỏ Lấy mẫu Tiến hành lấy mẫu phù hợp với TCVN 1811 (ISO 14284) Cách tiến hành 7.1 Khối lượng mẫu thử Dùng cân có độ xác 0,001 g, cân 0,50 g ± 0,01 g (m) mẫu phân tích dạng phoi bào mịn, phoi tiện, vụn cán, mạt dũa 7.2 Thí nghiệm trắng Xác định hai thí nghiệm trắng, tiến hành song song theo cách phân tích mẫu, sử dụng số lượng với tất thuốc thử, dùng 0,50 g ± 0,01 g sắt tinh khiết (4.1), thay cho mẫu phân tích Điều kết thí nghiệm trắng khống chế trước sau giá trị thấp có độ tái lập.Tốt hết phân tích đồng thời hai thí nghiệm trắng cho lơ mẫu phân tích lấy giá trị trung bình làm sở tính tốn Kết cao phân tán thí nghiệm trắng phải coi khơng thể chấp nhận phải có biện pháp phát nguồn gây ô nhiễm cách kiểm tra chất lượng nước thuốc thử riêng rẽ trước thực Đặc biệt, natri peoxit kali pemanganat cần ý lựa chọn số loại thuốc thử cho kết thí nghiệm trắng cao Tốt độ hấp thụ quang thí nghiệm trắng đo với cuvet dày cm không vượt 0,050, tương đương với 0,008 % (khối lượng) silic 7.3 Cách xác định 7.3.1 Phân huỷ mẫu phân tích Chuyển khối lượng mẫu phân tích (7.1) vào cốc nhựa polipropylen politetrafloroetylen 250 ml (xem 5.1) Cho vào 85 ml hỗn hợp axit clohydric axit nitric (4.5), đậy nắp (xem 5.1) đun nóng từ từ đến hồ tan mẫu, khơng làm nhiều thể tích Khi hỗn hợp axit ngừng tác dụng, lọc dung dịch qua giấy lọc định lượng chảy chậm có hàm lượng tro thấp thu nước lọc vào cốc 500 ml Rửa cốc 20 ml nước nóng, dùng đũa thuỷ tinh đầu bọc cao su tách bỏ hạt dính bám lọc phần nước rửa qua giấy lọc Rửa giấy lọc nhiều lần với 20 ml nước nóng Giữ giấy lọc để sử dụng cho trình thực nêu 7.3.2 7.3.2 Xử lý cặn không tan Chuyển giấy lọc cặn không tan vào chén ziriconi kim loại (5.2) nung nhiệt độ thấp đến loại bỏ cacbon, sau nung lò điện 600 °C Làm nguội trộn cặn với 0,25 g natri peoxit (4.2) Phủ thêm lên 0,25 g natri peoxit nung lò 10 nhiệt độ 600 °C Làm nguội, cho vào 15 ml nước, đậy nắp chén phản ứng giảm bớt Cho vào 15 ml axit sunfuric (4.4), khuấy cho tan hết tủa gộp vào dung dịch lọc thu phần 7.3.1 Rửa chén nắp nước gộp vào dung dịch lọc 7.3.3 Chuẩn bị mẫu phân tích Pha lỗng dung dịch 7.3.2 đến khoảng 300 ml làm nguội Cho vào ml dung dịch kali pemanganat (4.9), sau giọt đến có màu hồng tươi bền vững (Thêm lượng dung dịch kali pemanganat (4.9) vào dung dịch thí nghiệm trắng (xem 7.2) màu hồng dung dịch thử) Đun đến sôi để sôi nhẹ Nếu có kết tủa mangan đioxit, cho giọt dung dịch hydropeoxit (4.8) đến kết tủa vừa tan hết đun sôi nhẹ (Xử lý dung dịch thí nghiệm trắng giống dung dịch mẫu phân tích, khơng xảy kết tủa mangan dioxit) Làm nguội, chuyển vào bình định mức 1000 ml, pha loãng nước đến vạch lắc kỹ Chuyển vào bình polipropylen politetrafloroetylen 7.3.4 Lên màu Dùng pipet hút hai thể tích 20 ml dung dịch mẫu phân tích (xem 7.3.3) hai thể tích 20 ml dung dịch thí nghiệm trắng (7.2) vào bình định mức thuỷ tinh bosilicat 50 ml riêng rẽ Trong trường hợp trên, bình dùng cho mẫu phân tích bình dùng cho dung dịch so sánh Dung dịch mẫu phân tích chứa niơbi tantan cho kết tủa mịn tách pha loãng Để cho kết tủa lắng lọc phần dung dịch phía qua giấy lọc định lượng chảy chậm vào bình khơ trước hút dung dịch lên màu Đổ vài mililit Tiến hành xử lý dung dịch phân tích dung dịch so sánh nêu nhiệt độ khoảng 15 °C đến cao 25 °C, sử dụng pipet cho việc thêm vào tất loại dung dịch thuốc thử a) Dung dịch phân tích Cho vào dung dịch phân tích theo thứ tự sau đây, lắc sau lần cho: - 10,0 ml dung dịch natri molipđat (4.10) để yên 20 min; - 5,0 ml dung dịch axit sunfuric (4.3); - 5,0 ml dung dịch axit oxalic (4.7); - Ngay lập tức, 5,0 ml dung dịch axit ascorbic (4.6) b) Dung dịch so sánh Cho vào dung dịch so sánh theo thứ tự sau đây, lắc sau lần cho: - 5,0 ml dung dịch axit sunfuric (4.3); - 5,0 ml dung dịch axit oxalic (4.7); - 10,0 ml dung dịch natri molipđat (4.10) - Ngay lập tức, 5,0 ml dung dịch axit ascorbic (4.6) Pha loãng nước đến vạch lắc kỹ Để yên dung dịch thử (mẫu phân tích thí nghiệm trắng) dung dịch so sánh 30 7.3.5 Đo quang phổ Tiến hành đo quang phổ dung dịch thu (7.3.4) bước sóng 810 nm (xem thích), cuvet có chiều dày cm, sử dụng nước làm môi trường chuẩn Hiệu chỉnh độ hấp thụ quang cho dung dịch thử (mẫu phân tích thí nghiệm trắng) cách trừ độ hấp thụ quang dung dịch so sánh tương ứng CHÚ THÍCH: Các bước sóng khác với 810 nm (trong khoảng từ 760 đến 860 nm) sử dụng, thuận tiện, tạo lập độ hấp thụ quang cho loạt mẫu chuẩn máy quang phổ sử dụng Hệ số độ hấp thụ quang khối lượng riêng 810 đo 780 (g Si/I) -1 cm-1 7.4 Xây dựng đường chuẩn 7.4.1 Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn Chuyển 0,50 g ± 0,01 g sắt tinh khiết (4.1) vào cốc nhựa polipropylen politetrafloroetylen 250 ml riêng rẽ (xem 5.1) hoà tan theo 7.3.1 7.3.2 Cho vào thể tích đo xác dung dịch tiêu chuẩn silic (4.11.2) để có dãy tiêu chuẩn cho phạm vi hàm lượng silic trình bày bảng Tiếp tục xử lý dãy mẫu chuẩn miêu tả 7.3.3 bỏ qua thí nghiệm trắng, sau thực 7.3.4 bỏ qua dung dịch so sánh CHÚ THÍCH : Dung dịch thí nghiệm trắng dung dịch so sánh khơng cần thiết cho phân tích mẫu chuẩn hai chỉnh sửa thơng qua mẫu chuẩn "khơng" dãy Bảng Thể tích dung dịch silic tiêu chuẩn (4.11.2) Khối lượng silic tương ứng ml µg Nồng độ silic thể tích hút lên màu µg/ml 0,0 0,000 2,5 50 0,020 5,0 100 0,040 7,5 150 0,060 10,0 200 0,080 12,5 250 0,100 7.4.2 Đo quang phổ Tiến hành đo quang phổ dung dịch (7.4.1) bước sóng 810 nm (xem thích 7.3.5) cuvet có chiều dày quang học cm dùng nước làm môi trường hiệu chỉnh Lấy độ hấp thụ quang dung dịch mẫu chuẩn trừ độ hấp thụ quang mẫu chuẩn "không" 7.4.3 Vẽ đồ thị chuẩn tính hệ số góc Dựng đồ thị chuẩn cách vẽ độ hấp thụ quang thực so với nồng độ silic tương ứng tính micrơmiligam mililit dung dịch đo Tính tốn kết 8.1 Phương pháp tính tốn Chuyển đổi độ hấp thụ quang chỉnh sửa dung dịch thử (mẫu phân tích thí nghiệm trắng) (7.3.5) nồng độ silic tương ứng tính micrơmiligam mililit cách sử dụng đồ thị chuẩn vẽ 7.4.3 Tính hàm lượng silic (Si), biểu thị phần trăm theo khối lượng, công thức sau: (ρSi1 - ρSi0) x = (ρSi1 - ρSi0) x 10 10 x x v0 vt x x 100 v1 m 1000 50 x x 100 20 m = (ρSi1 - ρSi0) x 4m Trong đó: ρSi0 nồng độ silic dung dịch thí nghiệm trắng (đã chỉnh sửa dung dịch so sánh), tính microgram mililit; ρSi1 nồng độ silic dung dịch mẫu phân tích (đã chỉnh sửa dung dịch so sánh) tính microgram mililit; V0 thể tích dung dịch phân tích (7.3.3), tính mililit; V1 thể tích thể tích dung dịch phân tích hút (7.3.4) tính mililit; Vt thể tích dung dịch phân tích lên màu (7.3.4) tính mililit; m khối lượng mẫu phân tích (7.1), tính gam 8.2 Độ chụm Việc kiểm tra độ chụm phương pháp thực 15 phòng thí nghiệm thực hiện, sử dụng mức silic, phòng thí nghiệm phân tích xác định ba kết cho mức silic Kết xử lý phương pháp thống kê phù hợp với TCVN 6910 (ISO 5725) (xem Chú thích 1, 3) Các liệu nhận cho thấy khơng có tương quan hệ thống hàm lượng silic độ lặp lại r độ tái lập (Rw R) Kết tiêu biểu 0,004 % (khối lượng) Si cho độ lặp lại r, 0,005 % (khối lượng) Si cho độ tái lập Rw nội phòng thí nghiệm 0,006 % (khối lượng) Si cho độ tái lập R Các mẫu phân tích sử dụng kết phân tích mẫu tóm tắt phụ lục CHÚ THÍCH : Hai ba kết xác định thực điều kiện có độ lặp lại định rõ TCVN 6910 (ISO 5725), nghĩa nhân viên thí nghiệm với thiết bị, điều kiện vận hành giống hệt nhau, đường chuẩn khoảng thời gian ngắn Kết xác định thứ ba thực thời điểm khác (ở ngày khác) nhân viên thí nghiệm thích trên, sử dụng thiết bị với đường chuẩn Từ kết ngày 1, tính độ lặp lại (r) độ tái lập (R) sử dụng phương pháp quy định TCVN 6910 (ISO 5725) Từ kết ngày kết ngày 2, tính độ tái lập nội phòng thí nghiệm (Rw) Báo cáo thử Báo cáo thử phải bao gồm chi tiết sau: a) Tất thông tin cần thiết để phân biệt mẫu, phòng thí nghiệm ngày tháng phân tích; b) Phương pháp sử dụng viện dẫn tiêu chuẩn này; c) Kết hình thức chúng biểu thị; d) Những nét đặc biệt khác thường ghi lại trình xác định; e) Mọi cách thao tác không quy định tiêu chuẩn cách thao tác tuỳ ý có ảnh hưởng đến kết phân tích PHỤ LỤC A (Tham khảo) THƠNG TIN BỔ SUNG VỀ CÁC THỬ NGHIỆM CÓ SỰ HỢP TÁC QUỐC TẾ Bảng A.1 kết từ thử nghiệm phân tích quốc tế tiến hành năm 1985 năm mẫu thép bảy quốc gia 15 phòng thí nghiệm thực Kết đối chứng trình bày báo cáo N 655 ISO/TC17/SC ấn hành tháng năm 1986 Bảng A.1 Mẫu Silic, % Hàm lượng r Rw R ECRM 085-1 (thép dễ cắt 0,3% S) 0,008 0,0020 0,0028 0,0051 ECRM 285-1 (thép 9%Co, 5%Mo, 0,015 0,0022 0,0057 0,0072 JSS 023- (thép không hợp kim) 0,024 0,0045 0,0053 0,0052 BCS 432/1 (thép không hợp kim) 0,043 0,0060 0,0070 0,0098 BCS 452/1 (thép 1,3% Mn) 0,055 0,0038 0,0032 0,0038 18%Ni, 0,7%Ti) ... hợp với TCVN 7149 (ISO 385), TCVN 7151 (ISO 648) TCVN 7153 (ISO 1042) Việc sử dụng dụng cụ thuỷ tinh phải hạn chế thời gian tiếp xúc thuốc thử ngắn nhất, dùng thuỷ tinh bosilicat thời gian tiếp... thụ quang cho loạt mẫu chuẩn máy quang phổ sử dụng Hệ số độ hấp thụ quang khối lượng riêng 810 đo 780 (g Si/I) -1 cm-1 7.4 Xây dựng đường chuẩn 7.4.1 Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn Chuyển 0,50 g... 7.3.2 Cho vào thể tích đo xác dung dịch tiêu chuẩn silic (4.11.2) để có dãy tiêu chuẩn cho phạm vi hàm lượng silic trình bày bảng Tiếp tục xử lý dãy mẫu chuẩn miêu tả 7.3.3 bỏ qua thí nghiệm trắng,