TCVN 8262:2009 Tro bay-Phương pháp phân tích hóa học

   

7.3. Xác định hàm lượng silic dioxit (SiO₂)

7.3.1. Xác định hàm lượng silic dioxit ở dạng kết tủa silisic (phương pháp khối lượng)

7.3.1.1. Nguyên tắc

Mẫu tro bay được đốt để loại bỏ than chưa cháy hết. Phân giải mẫu đã loại bỏ hết than bằng cách nung mẫu với hỗn hợp nung chảy, hòa tan khối nóng chảy bằng dung dịch axit clohydric loãng, cô cạn dung dịch để tách nước của axit silisic. Nung kết tủa ở 1000 °C ± 50 °C, dùng dung dịch axit flohydric để tách silic ở dạng silic tetra florua, nung, cân, lượng mất đi tương ứng với hàm lượng silic đioxit.

7.3.1.2. Cách tiến hành

Cân khoảng 0,5 g mẫu chính xác đến 0,0001 g đã được chuẩn bị theo Điều 6 (phần mẫu B) cho vào chén sứ sạch, có bề mặt đáy nhẵn. Nung chén có mẫu ở nhiệt độ 750 °C ± 50 °C trong khoảng 1,5 h để loại bỏ hoàn toàn lượng than chưa cháy hết. Lấy chén ra để nguội đến nhiệt độ phòng, chuyển toàn bộ lượng mẫu trong chén sứ sang chén bạch kim đã có sẵn từ 4 g đến 5 g hỗn hợp nung chảy (4.1.6), phủ lên trên mẫu một lớp hỗn hợp nung chảy dày từ 1 cm đến 2 cm.

Nung mẫu ở nhiệt độ 950 °C ± 50 °C trong 30 min. Lấy chén ra để nguội, chuyển toàn bộ khối nung chảy vào bát sứ, dùng nước đun sôi và dung dịch axit clohydric (1 + 1) (4.2.2) rửa sạch chén bạch kim. Đậy bát sứ bằng mặt kính đồng hồ, thêm từ từ 30 ml axit clohydric đậm đặc (d = 1,19) (4.2.1). Sau khi mẫu tan hết, dùng tia nước đun sôi rửa thành bát sứ và mặt kính đồng hồ, dùng đũa thủy tinh khuấy đều dung dịch.

Cô cạn dung dịch trên bếp cách cát (ở nhiệt độ từ 100 °C đến 110 °C) đến không còn giọt nước trên mặt kính đồng hồ. Trong quá trình cô mẫu, dùng đũa thủy tinh dầm nhỏ các cục muối tạo thành đến cỡ hạt không lớn hơn 2 mm, tiếp tục cô mẫu ở nhiệt độ trên trong thời gian từ 1 h đến 1,5 h. Để nguội mẫu thử, thêm vào bát sứ 15 ml axit clohydric đậm đặc, để yên 10 min, thêm tiếp từ 90 ml đến 100 ml nước đun sôi, khuấy đều cho tan hết muối.

Lọc dung dịch còn nóng qua giấy lọc không tro chảy trung bình. Dùng dung dịch axit clohydric (1 + 9) (4.2.3) đã đun nóng, rửa kết tủa và thành bát, lọc gạn 3 lần, sau đó chuyển kết tủa vào giấy lọc, dùng giấy lọc không tro chảy trung bình để lau sạch đũa thủy tinh và thành bát. Tiếp tục rửa bằng nước cất đun sôi đến hết ion clorua (thử bằng dung dịch bạc nitrat 0,5 % (4.2.18)). Thu nước lọc và nước rửa vào bình định mức dung tích 500 ml. Chuyển giấy lọc có kết tủa cùng giấy lau vào chén bạch kim, sấy và đốt giấy lọc trên bếp điện. Nung chén ở nhiệt độ 1 000 °C ± 50 °C trong 1,5 h. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng. Nung lại ở nhiệt độ trên đến khối lượng không đổi. Ghi khối lượng chén và kết tủa thu được (m₁).

Tẩm ướt kết tủa trong chén bằng vài giọt nước, thêm vào 0,5 ml dung dịch axit sunfuric (1 + 1) (4.2.6) và 10 ml axit flohydric đậm đặc (4.2.4). Làm bay hơi chất chứa trong chén trên bếp điện đến khô. Thêm tiếp từ 3 ml đến 4 ml axit flohydric, làm bay hơi trên bếp điện đến ngừng bốc khói trắng. Nung chén bạch kim và cặn ở nhiệt độ 1 000 °C ± 50 °C trong 30 min. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng. Nung lại ở nhiệt độ trên đến khối lượng không đổi. Ghi khối lượng chén và cặn thu được (m₂).

Nung cặn còn lại trong chén với từ 2 g đến 3 g kali hydrosunfat (hoặc có thể dùng kali pyrosunfat) (4.1.4). Hòa tan khối nóng chảy bằng nước sôi, nếu còn vẩn đục, thêm vài giọt axit sunfuric (d = 1,84) (4.2.5) đến tan trong. Gộp vào phần nước lọc ở trên và thêm nước đến vạch mức lắc đều. Dung dịch này để xác định nhôm, sắt, canxi, magiê (dung dịch A).

7.3.1.3. Tính kết quả

Hàm lượng silic dioxit (SiO₂) tính bằng phần trăm, theo công thức:

trong đó:

m₁ là khối lượng chén bạch kim và kết tủa trước khi xử lý bằng axit flohydric, tính bằng gam;

m₂ là khối lượng chén bạch kim và kết tủa sau khi xử lý bằng axit flohydric, tính bằng gam;

m là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,40 %.

7.3.2. Xác định silic dioxit (SiO₂) hòa tan trong dung dịch (phương pháp đo màu)

7.3.2.1. Nguyên tắc

Trong môi trường axit, amoni molipdat tác dụng với silic tạo thành một phức màu. Đo độ hấp thụ quang bằng máy so màu ở bước sóng 800 nm - 820 nm, tính được hàm lượng silic hòa tan.

7.3.2.2. Cách tiến hành

Dùng pipet lấy 25 ml "dung dịch A" (7.3.1) cho vào bình định mức dung tích 100 ml (bình nhựa polyetylen), thêm dung dịch axit sunfuric 0,10 % (4.2.7) đến khoảng 40 ml. Tiếp tục làm theo các thao tác ở mục (4.2.38) trong phần xây dựng đường chuẩn từ “Thêm vào 5 ml kali florua 5% (4.2.17)...” đến “Dung dịch so sánh là dung dịch mẫu trắng”.

Từ giá trị độ hấp thụ quang đo được, dựa vào đường chuẩn tìm được hàm lượng silic dioxit có trong bình.

7.3.2.3. Tính kết quả

Hàm lượng silic dioxit (SiO₂) hòa tan tính bằng phần trăm theo công thức:

trong đó :

m₁ là lượng silic dioxit tìm được trên đường chuẩn, tính bằng gam;

m₂ là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,04 %.

7.3.3. Xác định hàm lượng SiO₂ tổng

Hàm lượng SiO₂ tổng là tổng hàm lượng SiO₂ xác định theo 7.3.1 và hàm lượng SiO₂ hòa tan trong dung dịch xác định theo 7.3.2.

7.4. Xác định hàm lượng sắt (III) oxit (Fe₂O₃)

7.4.1. Xác định hàm lượng sắt (III) oxit (Fe₂O₃) bằng phương pháp chuẩn độ complexon

Phương pháp này áp dụng đối với những mẫu tro bay có hàm lượng Fe₂O₃ < 10%

7.4.1.1. Nguyên tắc

Chuẩn độ sắt (III) bằng dung dịch EDTA ở môi trường pH 1,5 đến 1,8 với chỉ thị axit sunfosalixylic. Khi kết thúc chuẩn độ màu dung dịch chuyển từ tím đỏ sang vàng rơm.

7.4.1.2. Cách tiến hành

Dùng pipet lấy 25 ml dung dịch A (7.3.1.2) cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 2 ml dung dịch axit sunfosalixylic 10 % (4.2.30), thêm nước đến khoảng 100 ml. Dùng dung dịch natri hydroxit 10 % (4.2.12) và dung dịch axit clohydric (1 + 1) (4.2.2) nhỏ từ từ từng giọt để điều chỉnh pH đạt 1,5 đến 1,8 (dung dịch chuyển sang màu tím đỏ). Đun nóng dung dịch đến 50 °C + 60 °C, chuẩn độ bằng dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M (4.2.33) đến khi dung dịch chuyển từ màu tím đỏ sang vàng rơm.

7.4.1.3. Tính kết quả

Hàm lượng sắt oxit (Fe₂O₃) tính bằng phần trăm theo công thức

trong đó:

V là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn độ, tính bằng mililit;

0,0007985 là khối lượng Fe₂O₃ tương ứng với 1 ml dung dịch EDTA 0,01 M, tính bằng gam;

m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,32 %.

7.4.2. Xác định hàm lượng sắt (III) oxit (Fe₂O₃) bằng phương pháp chuẩn độ oxihóa - khử

Phương pháp này áp dụng đối với những mẫu tro bay có hàm lượng Fe₂O₃ ³ 10 %

7.4.2.1. Nguyên tắc

Khử sắt Fe⁺³ trong trong dung dịch đến sắt Fe⁺² bằng Sn⁺², sau đó chuẩn độ Fe⁺² bằng dung dịch kali bicromat tiêu chuẩn theo chỉ thị bari diphenylamin sunfonat, kết thúc chuẩn độ khi dung dịch chuyển sang màu tím xanh.

7.4.2.2. Cách tiến hành

Dùng pipet lấy 200 ml dung dịch A (7.3.1.2) cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml. Cô cạn dung dịch trên bếp điện hay bếp cách cát đến thể tích khoảng 25 ml đến 30 ml. Nhỏ từ từ từng giọt thiếc clorua (4.2.22) vào dung dịch đang nóng cho đến khi dung dịch hết màu vàng, cho dư thêm 1 giọt. Pha loãng ngay dung dịch bằng nước lạnh đến thể tích khoảng 100 ml, thêm 5 ml thủy ngân (II) clorua 5% (4.2.23), dung dịch có kết tủa trắng vân lụa. (Nếu trường hợp dung dịch không có kết tủa trắng vân lụa, hoặc kết tủa vón màu xám thì phải tiến hành phân tích lại). Thêm 15 ml hỗn hợp axit (H₃PO₄ + H₂SO₄) (4.2.9) và 4 ¸ 5 giọt chỉ thị bari diphenylamin sunfonat (4.2.31).

Chuẩn độ dung dịch trong cốc bằng K₂Cr₂O₇ 0,05 N (4.2.35) đến khi dung dịch có màu tím xanh bền trong 30 s. Ghi thể tích dung dịch K₂Cr₂O₇ 0,05 N tiêu thụ (V).

7.4.2.3. Tính kết quả

Hàm lượng sắt (III) oxit (Fe₂O₃), tính bằng phần trăm, theo công thức:

trong đó:

0,0039925 là số gam Fe₂O₃ ứng với 1 ml dung dịch K₂Cr₂O₇ 0,05 N;

V là thể tích dung dịch K₂Cr₂O₇ 0,05 N tiêu thụ, tính bằng mililit;

m là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch cho phép giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,30%

7.5. Xác định hàm lượng nhôm oxit (Al₂O₃)

7.5.1. Nguyên tắc

Đối với những mẫu có tổng hàm lượng CaO + MgO ³ 10 %, loại Ca²⁺, Mg²⁺ ra khỏi dung dịch chứa AI³⁺ bằng amoni hydroxit 25 % (đối với những mẫu có tổng hàm lượng CaO + MgO < 10 %, không cần phải thực hiện thao tác trên). Tách nhôm khỏi các nguyên tố ảnh hưởng như sắt, titan ... bằng kiềm mạnh. Tạo phức giữa nhôm và EDTA dư ở pH = 5,5. Chuẩn độ lượng dư EDTA bằng dung dịch kẽm axetat theo chỉ thị xylenol da cam. Dùng natri florua để giải phóng EDTA khỏi phức complexonat nhôm, dùng dung dịch kẽm axetat tiêu chuẩn chuẩn độ lượng EDTA được giải phóng, từ đó tính ra hàm lượng nhôm.

7.5.2. Cách tiến hành

Dùng pipet lấy 100 ml dung dịch A (7.3.1.2) cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml. Thêm 1 g + 2 g amoni clorua (4.1.3), khuấy đều, đun nóng dung dịch, nhỏ vào cốc 1 giọt + 2 giọt chỉ thị metyl đỏ (4.2.29). Thêm từ từ dung dịch amoni hydroxit 25 % (4.2.11) và khuấy đều đến khi dung dịch trong cốc vừa chuyển sang màu vàng, cho dư tiếp 1 giọt amoni hydroxit. Đun sôi nhẹ dung dịch, lọc dung dịch khi còn nóng qua giấy lọc định tính chảy nhanh, rửa kết tủa và cốc thủy tinh 2 lần đến 3 lần bằng nước nóng. Dùng axit clohydric (1 + 1) (4.2.2) hòa tan kết tủa trên giấy lọc trở lại cốc, dùng dung dịch axit clohydric (1 + 9) (4.2.3) đã đun nóng để rửa sạch thành phễu, tiếp tục rửa bằng nước nóng đến hết ion Cl^- (thử bằng dung dịch bạc nitral 0.5 % (4.2.18)).

Thêm vào cốc 30 ml dung dịch natri hydroxit 30 % (4.2.13), khuấy đều, đun sôi dung dịch 1 min ¸ 2 min, lấy ra để nguội, chuyển dung dịch trong cốc vào bình định mức dung tích 250 ml, thêm nước tới vạch mức, lắc đều. Lọc dung dịch qua giấy lọc thô (khô), phễu (khô) vào bình nón dung tích 250 ml (khô). Dung dịch này dùng để xác định hàm lượng nhôm oxit.

* Chú ý: Đối với những mẫu có tổng hàm lượng CaO + MgO < 10 % không cần phải thực hiện các thao tác tách loại canxi và magiê: từ “Thêm 1 g ¸ 2 g amoni clorua (4.1.3), khuấy đều, ...” đến “tiếp tục rửa bằng nước nóng đến hết ion Cl^- (thử bằng dung dịch bạc nitrat 0,5 % (4.2.18))”.

Dùng pipet lấy 100 ml dung dịch lọc ở trên cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 15 ml dung dịch EDTA 1 % (4.2.32), thêm 1 ¸ 2 giọt chỉ thị phenolphtalein 0,1 % (4.2.28). Dùng dung dịch axit clohydric (1 + 1) (4.2.2) và dung dịch natri hydroxit 10 % (4.2.12) điều chỉnh dung dịch trong cốc tới trung tính (vừa mất màu hồng), thêm 15 ml dung dịch đệm pH = 5,5 (4.2.36).

Đun nóng dung dịch trong cốc đến khoảng 80 °C, thêm vài giọt chỉ thị xylenol da cam 0,1 % (4.2.27). Dùng dung dịch tiêu chuẩn kẽm axetat 0,02 M (4.2.34) chuẩn độ đến khi dung dịch trong cốc chuyển từ màu vàng sang hồng.

Thêm vào cốc 10 ml dung dịch natri florua 3 % (4.2.16), đun sôi 3 min, dung dịch lúc này có màu vàng, để nguội dung dịch đến 70 °C - 80 °C, dùng dung dịch tiêu chuẩn kẽm axetat 0,02 M chuẩn độ lượng EDTA vừa được giải phóng đến khi màu của dung dịch chuyển từ vàng sang hồng, ghi thể tích kẽm axetat 0,02 M tiêu thụ (V_Zn).

7.5.3. Tính kết quả

Hàm lượng nhôm oxit (Al₂O₃) tính bằng phần trăm theo công thức:

trong đó:

V_Zn là thể tích dung dịch tiêu chuẩn kẽm axetat 0,02 M tiêu thụ khi chuẩn độ, tính bằng mililit;

0,0010196 là khối lượng nhôm oxit tương ứng với 1 ml dung dịch kẽm axetat 0,02 M, tính bằng gam;

K là hệ số nồng độ giữa dung dịch kẽm axetat 0,02 M và dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M;

m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,26 %.

7.6. Xác định hàm lượng canxi oxit (CaO)

7.6.1. Nguyên tắc

Sắt, nhôm, titan và các ion cản trở khác được tách khỏi canxi và magiê bằng amoni hydroxit. Chuẩn độ canxi bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn ở pH lớn hơn 12 theo chỉ thị fluorexon, ở điểm tương đương, dung dịch chuyển từ màu xanh huỳnh quang sang màu hồng.

7.6.2. Cách tiến hành

Dùng pipet lấy 100 ml dung dịch A (7.3.1.2) cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 1 g amoni clorua (4.1.3), đun dung dịch đến 60 °C - 70 °C, nhỏ từ từ dung dịch amoni hydroxit 25 % (4.2.11), khuấy đều đến khi xuất hiện kết tủa hydroxit, cho dư 1 giọt amoni hydroxit. Đun nóng dung dịch đến 70 °C - 80 °C trong thời gian từ 45 min đến 60 min để đông tụ kết tủa và loại amoni hydroxit dư. Để nguội dung dịch, chuyển dung dịch trong cốc vào bình định mức dung tích 250 ml. thêm nước tới vạch mức, lắc đều. Lọc dung dịch qua giấy lọc chảy nhanh (khô), phễu (khô) vào bình nón dung tích 250 ml (khô) (dung dịch B).

Dùng pipet lấy 50 ml dung dịch B cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 80 ml nước, 20 ml dung dịch kali hydroxit 25 % (4.2.14), 2 ml dung dịch kali xianua 5 % (4.2.15) và một ít chỉ thị fluorexon 1 % (4.2.25), đặt cốc trên nền màu đen, dùng dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M (4.2.33) chuẩn độ cho đến khi dung dịch trong cốc chuyển từ màu xanh huỳnh quang sang hồng. Ghi thể tích EDTA 0,01 M tiêu thụ (V₁).

Làm song song một thí nghiệm trắng để hiệu chỉnh lượng canxi có trong dung dịch và thuốc thử. Ghi thể tích EDTA 0,01 M tiêu thụ (V₀).

7.6.3. Tính kết quả

Hàm lượng canxi oxit (CaO) tính bằng phần trăm, theo công thức:

trong đó

V₀ là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng mililit;

V₁ là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn độ mẫu thử, tính bằng mililit;

0,00056 là khối lượng canxi oxit tương ứng với 1 ml dung dịch EDTA 0,01 M, tính bằng gam;

m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để xác định canxi oxit, tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,30 %

7.7. Xác định hàm lượng magiê oxit (MgO)

7.7.1. Nguyên tắc

Chuẩn độ tổng lượng canxi và magiê trong mẫu bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn theo chỉ thị eriocrom T đen ở pH = 10,5. Xác định hàm lượng magiê oxit theo hiệu số thể tích EDTA tiêu thụ.

7.7.2. Cách tiến hành

Dùng pipet lấy 50 ml dung dịch B (7.6.2) cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 80 ml nước, 15 ml dung dịch đệm pH = 10,5 (4.2.37), 2 ml dung dịch kali xyanua 5 % (4.2.15) và vài giọt eriocrom T đen 0,1 % (4.2.26). Dùng dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M chuẩn độ đến khi dung dịch trong cốc chuyển từ màu đỏ rượu nho sang xanh nước biển. Ghi thể tích EDTA 0,01 M tiêu thụ (V₂).

Làm song song một thí nghiệm trắng để hiệu chỉnh tổng lượng canxi và magiê có trong các thuốc thử. Ghi thể tích EDTA 0,01 M tiêu thụ (V₀₂).

7.7.3. Tính kết quả

Hàm lượng magiê oxit (MgO) tính bằng phần trăm, theo công thức:

trong đó

V₀₁ là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn độ riêng lượng canxi trong mẫu trắng, tính bằng mililit;

V₁ là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn riêng lượng canxi trong dung dịch mẫu thử, tính bằng mililit;

V₀₂ là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn độ tổng lượng canxi và magiê trong mẫu trắng, tính bằng mililit;

V₂ là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01 M tiêu thụ khi chuẩn độ tổng lượng canxi và magiê trong dung dịch mẫu thử, tính bằng mililit:

0,000403: là khối lượng magiê oxit MgO tương ứng với 1 ml dung dịch EDTA 0,01 M, tính bằng gam;

m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để xác định magiê oxit, tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,25 %.

7.8. Xác định hàm lượng anhydric sunfuric (SO₃)

Theo 7.11 trong TCVN 141 : 2008.

7.9. Xác định hàm lượng kali oxit (K₂O) và natri oxit (Na₂O) tổng

Theo 7.15 hoặc 7.16 hoặc Phụ lục A trong TCVN 141 : 2008.

7.10. Xác định hàm lượng kiềm có hại (Na₂O qui đổi)

Theo 5.6 trong TCVN 6882 : 2001.

8. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm ít nhất các thông tin sau:

- viện dẫn tiêu chuẩn này;

- các thông tin cần thiết để nhận biết mẫu thử một cách đầy đủ;

- các bước tiến hành thử khác với quy định của tiêu chuẩn này (ghi rõ tài liệu viện dẫn);

- các kết quả thử;

- các tình huống có ảnh hưởng đến kết quả thử;

- ngày, tháng, năm tiến hành thử nghiệm.