Thành phần hóa học của tro trấu được xác định dựa theo TCVN7131-2002. Mẫu tro được phân hủy bằng phương pháp kiềm chảy. Hàm lượng SiO2, mất khi nung (MKN) được xác định bằng phương pháp trọng lượng. Hàm lượng Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO xác định bằng phương pháp chuẩn độ complexon.
2.2.1.1. Phân hủy mẫu
Cân 1 gam mẫu tro trên cân phân tích (độ chính xác: 0,0001 gam). Cho mẫu vào chén niken (Ni) chứa sẵn 3 gam chất chảy Na2CO3. Đối với mẫu cần xác định hàm lượng K2O thì dùng chất chảy là Na2CO3 và ngược lại. Trộn thật đều mẫu và chất chảy, sau đó phủ
23 lên bề mặt mẫu 1 lớp mỏng chất chảy. Đậy nắp chén và nung ở 950 oC trong thời gian 30 phút đến khi hỗn hợp chảy đều. Sau khi làm nguội, cho chén niken vào cốc thuỷ tinh 250 mL có chứa sẵn 20 mL dung dịch HCl 1:2. Sau khi khối rắn đã bong ra khỏi thành chén, khuấy đều và đun hỗn hợp trên bếp cách thủy cho đến khi kiệt nước, thêm tiếp 5 mL dung dịch HCl 1:2 và tiếp tục đun cho đến khô, nhằm chuyển tất cả các muối silicat về dạng H2SiO3 kết tủa keo. Thêm khoảng 30 mL nước cất, khuấy đều, lọc kết tủa trên giấy lọc, rửa kết tủa nhiều lần bằng nước cất nóng (để tránh sự hấp phụ của các ion Al3+, Fe3+, Ca2+, Mg2+, Na+... lên kết tủa) cho đến khi hết ion Cl- (thử bằng dung dịch AgNO3). Dịch lọc được định mức thành 250 mL (ký hiệu là dung dịch A).
2.2.1.2. Xác định hàm lượng SiO2
Phần kết tủa trên giấy lọc cho vào chén sứ chịu nhiệt đã biết trước chính xác khối lượng (m1). Nung chén sứ chứa kết tủa ở 900 oC trong 1 giờ để phân huỷ hoàn toàn H2SiO3 thành SiO2 và H2O. Để nguội chén sứ trong bình hút ẩm, cân lại khối lượng chính xác của chén sứ (m2). Hàm lượng SiO2 trong mẫu được tính theo công thức:
2 1 2 ( ) %SiO m m 100 a − =
Trong đó: a là khối lượng của mẫu tro phân tích (g)
2.2.1.3. Xác định hàm lượng Fe2O3, Al2O3 [3]
Lấy 25 mL dung dịch A cho vào cốc 250 mL, thêm vào 1 2 giọt chỉ thị metyl đỏ, cho từ từ dung dịch NH3 5% vào đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ sang vàng, lúc này môi trường của dung dịch có pH 4 6, là điều kiện tốt nhất để kết tủa hoàn toàn Al3+ và Fe3+ dưới dạng Al(OH)3 và Fe(OH)3. Lọc kết tủa trên giấy lọc, rửa kết tủa bằng nước cất. Kết tủa trên giấy lọc dùng để xác định Al2O3 và Fe2O3; phần dịch lọc được định mức thành 100 mL (ký hiệu là dung dịch B) dùng để xác định MgO và CaO.
Hoà tan kết tủa Al(OH)3 và Fe(OH)3 trên giấy lọc bằng dung dịch HCl 1:2 và định mức thành 100 mL (dung dịch C). Lấy 10 mL dung dịch C vào bình tam giác, dùng dung dịch HCl 1:1 để điều chỉnh môi trường dung dịch có pH = 1 2, thêm vài giọt chỉ thị axit sulfosalixilic (dung dịch có màu đỏ tím) là phức Fe3+với chỉ thị. Chuẩn độ dung dịch bằng Na2H2Ycho đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng tím sang vàng nhạt. Thể tích Na2H2Y tiêu tốn hết V1 mL. Hàm lượng Fe2O3 trong mẫu được tính theo công thức:
%𝐹𝑒2𝑂3 = 𝑉1. 𝑁 1000× 160 4 × 250 25 × 100 10 × 100 𝑎 Trong đó, N là nồng độ dung dịch Na2H2Y
a là khối lượng của mẫu tro phân tích (g)
Thêm vào dung dịch sau khi xác định Fe3+ từng giọt NH3 10% vào bình tam giác đến pH = 5. Thêm tiếp 20 mL dung dịch đệm acetat + V mL dung dịch Na2H2Y 0,1N đun sôi 5 phút để Al3+ phản ứng hoàn toàn với trilon B ở nhiệt độ 80℃ và pH = 5.
24 Để nguội rồi thêm vài giọt chỉ thị xylenon da cam. Chuẩn độ Na2H2Y dư bằng dung dịch Zn2+ 0,1N . Sự chuẩn độ kết thúc khi dung dịch có màu hồng tím. Ghi lại số mL dung dịch Zn2+ tiêu tốn:
Hàm lượng Al2O3 trong mẫu được tính theo công thức:
1 1 2 2 2 3 (V N V N ) 102 250 100 100 %Al O 1000 4 25 10 a − =
Trong đó: V1, N1 là thể tích và nồng độ dung dịch Na2H2Y thêm vào; V2, N2 là thể tích và nồng độ dung dịch Zn2+;
a là khối lượng của mẫu tro phân tích (g).
2.2.1.4. Xác định hàm lượng CaO, MgO
Lấy 10 mL dung dịch B vào bình tam giác dung tích 100 mL, thêm 5 mL dung dịch đệm amoni (pH= 9 10) và một ít chỉ thị ETOO. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2H2Y 0,1N cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh nước biển, thể tích Na2H2Y 0,1N tiêu tốn hết V1 mL.
Lấy 10 mL dung dịch B vào bình tam giác, thêm khoảng 2mL dung dịch NaOH 10% (dung dịch có pH = 12), một ít chỉ thị murexit. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2H2Y 0,1N cho đến khi dung dịch chuyển từ đỏ sang màu tím hoa cà. Thể tích Na2H2Y 0,1N tiêu tốn hết V2 mL. Hàm lượng CaO và MgO được tính theo các công thức sau:
2 V N 56 250 100 %CaO 1000 2 10 a = 1 2 (V V )N 40 250 100 %MgO 1000 2 10 a − =
Trong đó: a là khối lượng của mẫu tro phân tích (g) N là nồng độ dung dịch Na2H2Y
2.2.1.5. Xác định hàm lượng mất khi nung
Cho khoảng 1 gam mẫu vào chén sứ đã biết trước chính xác khối lượng (mo), xác định chính xác khối lượng của mẫu và chén trước khi nung trên cân phân tích (m1). Nung chén chứa mẫu ở 900 oC trong thời gian 1 giờ để mẫu sẽ phân huỷ hoàn toàn. Làm nguội chén trong bình hút ẩm và cân lại khối lượng của chén và mẫu sau khi nung (m2). Hàm lượng mất khi nung của mẫu được xác định theo công thức:
%MKN = 1 2 1 0 (m m ) 100 (m m ) − −