Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8508:2010 quy định phương pháp quang phổ N-BPHA để xác định hàm lượng vanadi trong thép và gang. Phương pháp này áp dụng cho hàm lượng vanadi trong phạm vi 0,005% (khối lượng) và 0,50 % (khối lượng).
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8508:2010 ISO 4942:1988 THÉP VÀ GANG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VANADI - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ N-BPHA Steel and iron - Determination of vanadum content - N-BPHA spectrophotometric method Lời nói đầu TCVN 8508:2010 hoàn toàn tương đương với ISO 4942:1988 TCVN 8508:2010 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 VANADI - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ N-BPHA Steel and iron - Determination of vanadum content - N-BPHA spectrophotometric method Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp quang phổ N-BPHA để xác định hàm lượng vanadi thép gang Phương pháp áp dụng cho hàm lượng vanadi phạm vi 0,005% (khối lượng) 0,50 % (khối lượng) Tài liệu viện dẫn Các tài liệu cần thiết việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu khơng có năm cơng bố, áp dụng phiên kể sửa đổi, có TCVN 1811:2009 (ISO 14284:1996) Thép gang - Lấy mẫu chuẩn bị mẫu thử để xác định thành phần hóa học TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích phòng thí nghiệm - u cầu kỹ thuật phương pháp thử 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 Hòa tan khối lượng mẫu phân tích axit thích hợp Thêm axit ortophotphoric vào phần thể tích dung dịch để loại trừ ảnh hưởng sắt, thêm kali pemanganat để oxy hóa vanadi tới trạng thái hóa trị năm Khử chọn lọc lượng dư kali pemanganat natri nitrit với có mặt urê dùng N-BPHA axit clohydric để tạo phức, sau phức chiết sang triclorometan Đo quang phổ bước sóng 535 nm Thuốc thử Trong trình phân tích, khơng có thỏa thuận khác, sử dụng thuốc thử chứng nhận tinh khiết phân tích dùng nước cất nước có độ tinh khiết tương đương 4.1 Axit clohydric, = 1,19 g/ml; 4.2 Axit clohydric, 4.3 Axit nitric, = 1,19 g/ml, dung dịch pha loãng 4+1 = 1,40 g/ml; 4.4 Axit pecloric, = 1,67 g/ml; 4.5 Axit ortophophoric, = 1,71 g/ml; 4.6 Axit ortophophoric, = 1,71 g/ml, dung dịch pha loãng 1+1; 4.7 Hỗn hợp axit clohydric/ axit nitric Khuấy thể tích axit clohydric (4.1) với thể tích axit nitric (4.3) Pha chế cần 4.8 Hydro peoxit, dung dịch 300 g/l; 4.9 Natri nitrit, dung dịch g/l; 4.10 Urê, dung dịch 250 g/l; 4.11 Natri tripoliphotphat (Na5P3O10), dung dịch 100 g/l; 4.12 Kali pemanganat, dung dịch g/l; 4.13 Triclorometan (clorofom) 4.14 N-BPHA, dung dịch 2,5 g/l triclorometan; Hòa tan 0,25 g N-benzoylphenylhydroxylamin [C6H5CON(OH)C6H5] 100 ml triclorometan (4.13) Điều chế bảo quản bình nâu 4.15 Sắt, dung dịch 10 g/l Dùng cân có độ xác 0,001 g, cân 5,0 g sắt tinh khiết khơng có vanadi có hàm lượng vanadi thấp tốt biết xác Chuyển vào cốc 500 ml, đậy cốc mặt kính đồng hồ cho vào 100 ml dung dịch hỗn hợp axit clohydric/axit nitric (4.7) Sau ngừng sủi bọt, đun nhẹ tan hoàn toàn Thêm 100 ml axit pecloric (4.4) nâng nhiệt độ khói axit pecloric hồi lưu cốc Tiếp tục bốc Làm nguội, thêm 100 ml nước nóng lắc tan muối Thêm vài giọt hydro peoxit (4.8), đun từ từ đến sôi giữ sôi phạm vi Làm nguội, chuyển vào bình định mức 500 ml, thêm nước đến vạch lắc kỹ 4.16 Vanadi, dung dịch tiêu chuẩn 4.16.1 Dung dịch gốc, tương ứng với 1,0 g V lít Sấy khơ vài gam amoni metavanadat (NH4VO3) tủ sấy khơng khí nhiệt độ 100 °C đến 105 °C (xem thích) làm nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Dùng cân có độ xác 0,0001 g, cân 2,296 g sản phẩm sấy khô, chuyển vào cốc 600 ml, cho vào 400 ml nước nóng đun đến sôi cho tan Làm nguội dung dịch, chuyển dung dịch vào bình định mức 1000 ml, pha loãng nước đến vạch lắc kỹ ml dung dịch gốc chứa 1,0 mg V CHÚ THÍCH: Nhiệt độ sấy vượt 110 °C làm phân hủy amoni metavanadat Phải đảm bảo nhiệt độ sấy xác quy định 4.16.2 Dung dịch tiêu chuẩn vanadi, tương ứng với 50 mg V lít Chuyển 5,0 ml dung dịch gốc vanadi (4.16.1) vào bình định mức 100 ml, pha loãng nước đến vạch lắc kỹ ml dung dịch tiêu chuẩn chứa 50 g V Thiết bị, dụng cụ 5.1 Sử dụng dụng cụ thơng dụng phòng thí nghiệm 5.2 Máy quang phổ 5.3 Tất dụng cụ thủy tinh đo thể tích phải loại A phù hợp với TCVN 7149 (ISO 385), TCVN 7151 (ISO 648) TCVN 7153 (ISO 1042) Lấy mẫu Tiến hành lấy mẫu thép gang phù hợp với TCVN 1811 (ISO 14284) Cách tiến hành CẢNH BÁO: Hơi axit pecloric gây nổ gặp khí amoniac, khói nitơrơ chất hữu nói chung 7.1 Khối lượng mẫu phân tích Dùng cân có độ xác 0,001 g, cân khối lượng nêu đây, tùy theo hàm lượng vanadi dự tính: a) Hàm lượng vanadi từ 0,005 % (khối lượng) đến 0,10 % (khối lượng), khối lượng mẫu 1,0 g b) Hàm lượng vanadi từ 0,10 % (khối lượng) đến 0,20 % (khối lượng), khối lượng mẫu 0,50 g c) Hàm lượng vanadi từ 0,20 % (khối lượng) đến 0,50 % (khối lượng), khối lượng mẫu 0,20 g 7.2 Thí nghiệm trắng Tiến hành thí nghiệm trắng song song theo cách thức với việc xác định mẫu phân tích, sử dụng số lượng với tất thuốc thử rõ 7.3.2 7.3.3, dung dịch mẫu phân tích thay dung dịch sắt tinh khiết (4.15) 7.3 Tiến hành xác định 7.3.1 Chuẩn bị dung dịch mẫu phân tích Chuyển khối lượng mẫu phân tích (7.1) (xem 9.1) vào cốc 250 ml, đậy mặt kính đồng hồ cho vào 20 ml đến 30 ml hỗn hợp axit clohydric/axit nitric (4.7) Sau ngừng sủi bọt, đun nhẹ tan hoàn toàn Thêm 15 đến 20 ml axit pecloric (4.4) nâng nhiệt độ khói axit pecloric hồi lưu cốc tiếp tục bốc Làm nguội, thêm 30 ml nước nóng lắc tan muối Thêm giọt hydro peoxit (4.8) để khử crom, đun từ từ đến sôi giữ dung dịch sôi từ đến để phân hủy lượng dư hydro peoxit Sau làm nguội, lọc qua giấy lọc định lượng chảy trung bình thu dung dịch lọc vào bình định mức 100 ml, rửa giấy lọc vài lần nước nóng Pha lỗng nước đến vạch lắc kỹ 7.3.2 Ơxy hóa vanadi Chuyển 25,0 ml dung dịch phân tích (xem 7.3.1) vào phễu chiết 125 ml Cho vào ml axit ortophotphoric (4.6) (xem 9.2 9.3) 5,0 ml nước xoay lắc Thêm 8,0 ml dung dịch kali pemanganat (4.12), lắc để yên Thêm vào 5,0 ml dung dịch ure (4.10) sau vừa lắc vừa cho giọt một, 1,0 ml natri nitrit (4.9) (xem 9.4) Để yên 7.3.3 Tạo màu chiết Thêm vào 25,0 ml axit clohydric (4.2) 10 ml dung dịch triclorometan N-BPHA (4.14) lắc 45 s Khi lớp phân tách, tháo pha hữu lọc qua giấy lọc khô đặt phễu lọc thường qua lớp hấp thụ đặt đuôi phễu chiết vào bình định mức 50 ml, giữ pha nước lại Thêm 10,0 ml dung dịch triclorometan (4.13) vào pha nước lại phễu chiết lắc 30 giây Để cho lắng, gộp pha hữu vào phần dung dịch chiết chính, thêm triclormetan (4.13) đến vạch lắc (xem thích) CHÚ THÍCH: Để đảm bảo điều kiện lên màu giống cho mẫu phân tích dung dịch tiêu chuẩn, thực dung dịch qua bước từ oxy hóa vanadi (7.3.2) đến chiết (7.3.3), tránh lên màu hàng loạt thực q trình khơng chậm trễ trừ có dẫn khác 7.3.4 Đo quang phổ Tiến hành đo quang phổ dung dịch phân tích bước sóng 535 nm với cuvet có độ dày 1cm, sau điều chỉnh máy quang phổ (xem điều 5) có độ hấp thụ quang so với dung dịch triclorometan (4.13) 7.4 Xây dựng đường chuẩn 7.4.1 Chuẩn bị dung dịch chuẩn Lần lượt cho 25,0 ml dung dịch sắt (4.15) vào loạt phễu chiết 125 ml Thêm vào thể tích dung dịch tiêu chuẩn vanadi (4.16.2) nước nêu Bảng 1, lắc thực quy định 7.3.2 7.3.3, bỏ qua việc thêm ml nước nêu 7.3.2 Bảng Dung dịch tiêu chuẩn vanadi (4.16.2) Nước ml ml Nồng độ vanadi tương ứng g/ml 5,0 0,50 4,5 0,5 1,0 4,0 1,0 2,0 3,0 2,0 4,0 1,0 4,0 5,0 5,0 7.4.2 Đo quang phổ Tiến hành đo quang phổ dung dịch bước sóng 535 nm, sau điều chỉnh máy quang phổ độ hấp thụ quang so với mẫu chuẩn "không" dung dịch tiêu chuẩn 7.4.3 Vẽ đồ thị chuẩn Dựng đồ thị chuẩn cách vẽ kết độ hấp thụ quang so với nồng độ vanadi tính microgram mililit dung dịch đo Tính tốn kết 8.1 Phương pháp tính Chuyển đổi độ hấp thụ quang đo 7.3.4 nồng độ tương ứng, tính microgram mililit, vanadi dung dịch mẫu phân tích lên màu cách sử dụng đồ thị chuẩn vẽ 7.4.3 Hàm lượng vanadi (V), biểu thị phần trăm khối lượng, tính cơng thức sau: V1 V1 V0 x V0 V V V x x x t x100 V1 V1 m 10 x 100 50 x x x 100 10 25 m C m C m V1 V0 x 50m C m Trong đó: V0 thể tích dung dịch phân tích (xem 7.3.1), tính mililit; V1 thể tích phần thể tích dung dịch hút (7.3.2), tính mililit; Vt thể tích dung dịch lên màu (xem 7.3.3), tính mililit; V0 nồng độ vanadi dung dịch thí nghiệm trắng, tính microgram mililit; V1 nồng độ vanadi dung dịch mẫu phân tích lên màu, tính microgram mililit; m khối lượng mẫu phân tích (7.1), tính gam; C hàm lượng vanadi, biểu thị phần trăm khối lượng, sắt dùng thí nghiệm trắng dung dịch tiêu chuẩn 8.2 Độ chụm Việc kiểm tra độ chụm phương pháp 11 phòng thí nghiệm thực sử dụng mức vanadi, phòng thí nghiệm xác định ba kết cho mức hàm lượng vanadi (xem thích 2) Các mẫu sử dụng thống kê Phụ lục A Kết xử lý phương pháp thống kê phù hợp với TCVN 6910 (ISO 5725) (xem thích 3) Các liệu nhận cho thấy có tương quan logarit hàm lượng vanadi độ lặp lại (r) độ tái lập (R Rw) kết phân tích tóm tắt Bảng Một biểu diễn đồ thị liệu trình bày Phụ lục B 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 dụng cụ, điều kiện thao tác giống hệt nhau, đường chuẩn phạm vi thời gian ngắn Kết xác định thứ ba thực thời điểm khác (ở ngày khác) nhân viên thí nghiệm Chú thích trên, sử dụng dụng cụ với đường chuẩn Từ hai kết có ngày 1, sử dụng phương pháp quy định TCVN 6910 (ISO 5725), tính độ lặp lại (r) tính tái sản xuất (R) Từ kết ngày kết ngày 2, tính độ tái lập phạm vi phòng thí nghiệm (R w) Bảng Mức hàm lượng vanadi Độ tái lập Độ lặp lại r R Rw 0,005 0,001 0,001 0,002 0,010 0,001 0,001 0,003 0,020 0,002 0,002 0,004 0,050 0,004 0,005 0,008 0,100 0,006 0,008 0,013 0,200 0,010 0,014 0,020 % (khối lượng) 0,500 0,018 0,026 0,036 Trường hợp đặc biệt 9.1 Đối với mẫu chứa vonfram, chuyển khối lượng mẫu phân tích (7.1) vào cốc 250 ml, đậy mặt kính đồng hồ thêm 15 ml đến 20 ml axit pecloric (4.4), ml axit ortophotphoric (4.5) ml đến ml axit nitric (4.3) Đun nhẹ tan hết, nâng dần nhiệt độ khói trắng axit pecloric hồi lưu cốc tiếp tục đun 9.2 Đối với khối lượng mẫu phân tích chứa vonfram, bỏ qua việc thêm 2,0 ml axit ortophotphorric (4.6) 9.3 Đối với dung dịch phân tích chứa nhiều mg titan thể tích dung dịch hút ra, thêm vào 3,0 ml dung dịch natri tripoliphotphat (4.11), để ngăn ngừa cản trở titan 9.4 Nếu sau thêm vào 1,0 ml dung dịch natri nitrit (4.9), dung dịch màu phớt hồng, thực đến 7.3.3 mà không thêm tiếp dung dịch natri nitrit 10 Báo cáo thử Báo cáo thử phải bao gồm nội dung 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 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 tùy ý có ảnh hưởng đến kết phân tích Phụ lục A (Tham khảo) Thơng tin bổ sung thử nghiệm có hợp tác quốc tế Bảng lấy từ kết thử nghiệm phân tích quốc tế tiến hành năm 1985 mẫu thép mẫu gang thỏi quốc gia 11 phòng thí nghiệm thực Các kết thử nghiệm báo cáo tài liệu 17/1N 647, tháng năm 1986 Các liệu độ chụm biểu diễn dạng đồ thị Phụ lục B Mẫu thử sử dụng liệt kê Bảng A.1 Bảng A.1 Hàm lượng vanadi % (khối lượng) Mẫu Công nhận Tìm m1 m2 JSS 513-4 (Thép hợp kim thấp) 0,005 0,004 0,004 JSS 113-2 (Gang thỏi) 0,007 0,007 0,007 JSS 516-4 (Thép hợp kim thấp) 0,010 0,010 0,010 JSS 652-7 (Thép không gỉ) 0,038*) 0,038 0,038 JSS 152-8 (Thép hợp kim thấp) 0,10 0,103 0,103 JSS 153-7 (Thép hợp kim thấp) 0,21 0,213 0,212 JSS 603-7 (Thép dụng cụ) 0,46 0,456 0,459 *) Kết chưa công nhận m1: Trung bình đại diện phạm vi ngày m2: Trung bình đại diện ngày Phụ lục B (Tham khảo) Đồ thị biểu diễn liệu độ chụm Hình B.1 - Mối tương quan logarit hàm lượng vanadi độ lặp lại (r) hàm lượng vanadi độ tái lập (R Rw) ... đo thể tích phải loại A phù hợp với TCVN 7149 (ISO 385), TCVN 7151 (ISO 648) TCVN 7153 (ISO 1042) Lấy mẫu Tiến hành lấy mẫu thép gang phù hợp với TCVN 1811 (ISO 14284) Cách tiến hành CẢNH BÁO:... (4.13) 7.4 Xây dựng đường chuẩn 7.4.1 Chuẩn bị dung dịch chuẩn Lần lượt cho 25,0 ml dung dịch sắt (4.15) vào loạt phễu chiết 125 ml Thêm vào thể tích dung dịch tiêu chuẩn vanadi (4.16.2) nước... nm, sau điều chỉnh máy quang phổ độ hấp thụ quang so với mẫu chuẩn "không" dung dịch tiêu chuẩn 7.4.3 Vẽ đồ thị chuẩn Dựng đồ thị chuẩn cách vẽ kết độ hấp thụ quang so với nồng độ vanadi tính