Страница 10: ДСТУ Б В.2.7-202:2009. Будівельні матеріали. Цементи та матеріали цементного виробництва. Методи хімічного аналізу (60014)

визначають загальний вміст сульфуру після розкладання наважки із сумішшю для сплавлення: при цьому сульфур (II) повністю окиснюється до сульфуру (VI); загальну масову частку сульфуру у виді сульфур (VI) оксиду визначають, як викладено вище.

14.2.3 Обчислення результатів

Еталонний метод визначення масової концентрації сульфуру (II) наведено в ДСТУ Б EN 196-2 (розділ 11).

14.3 Фототурбідиметричний метод визначення при масовій частці сульфур (VI) оксиду до 17 %

Метод заснований на взаємодії сульфат-іонів з іонами барію з утворенням суспензії барій сульфату в кислому середовищі в присутності захисного колоїду і фотометричному визначенні ступеня помутніння розчину.

14.3.1 Засоби вимірювальної техніки, обладнання та реактиви

Ваги лабораторні загального призначення не нижче 2-го класу точності з найбільшою границею зважування не менше 200 г і з похибкою зважування не більше ±0,0003 г згідно з ГОСТ 24104.

Піч муфельна з можливістю встановлення температури до 1100 °С з похибкою вимірювання не більше ±25 °С.

Фотоелектрокол ори метр концентраційний із межею вимірювання оптичної густини розчинів D від 0 до 3 або ступеня пропускання (Т, %) від 0,1 % до 100 % або спектрофотометр, або інші засоби вимірювальної техніки подібного типу, які забезпечують таку саму точність вимірювання.

Калій сульфат.

Кислота хлоридна і розчин (1:3).

Натрій гідроксид, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³.

Кислота ортофосфатна.

Крохмаль розчинний, розчин згідно з 10.3.1.

Барій хлорид, твердий, просіяний, у зернах, фракції 0,2-1,0 мм або 0,08-0,20 мм.

Суміш для сплавлення згідно з 9.4.1.

14.3.2 Підготовка до аналізу

14.3.2.1 Приготування стандартного і контрольного розчинів

Наважку калій сульфату масою 0,4352 г розчиняють в 100 см³ води, кількісно переносять у мірну колбу місткістю 1 дм³, доповнюють до позначки водою і перемішують. Масова концентрація стандартного розчину сульфур (VI) оксиду 0,2 мг/см³.

Контрольний розчин готують розчиненням 6 г суміші для сплавлення в 100 см³ розчину хлоридної кислоти (1:3) з наступним розведенням водою в мірній колбі до 1 дм³.

14.3.2.2 Побудова градуювального графіка

У п'ять мірних колб місткістю 100 см³ доливають по 1; 2; 3; 4; 5 см³ стандартного розчину, що відповідає 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 мг сульфур (VI) оксиду.

Мірні колби підбирають так, щоб відстань від позначки до краю шийки була не менша ніж 5 см.

В усі колби додають по 50 см³ контрольного розчину, 10 крапель ортофосфатної кислоти, 7 см³ розчину натрій гідроксиду, 10 см³ розчину крохмалю, доповнюють водою до позначки і перемішують. По черзі вводять у пронумеровані мірні колби "зародок" барій хлориду у кількості 5-8 кристалів і перемішують розчин у кожній колбі протягом 1 хв. Через 5 хв у колби додають 0,3 г барій хлориду і відразу ж енергійно перемішують, перевертаючи колби і збовтуючи розчини протягом 2 хв.

Розчини залишають на 40 хв для дозрівання суспензії барій сульфату і фотометрують отримані градуювальні розчини із синім світлофільтром за довжини хвилі 480 – 550 нм в кюветі з товщиною поглинаючого світло шару 50 мм відносно дистильованої води.

За отриманими результатами вимірювань поглинання і відомою масою сульфур (VI) оксиду у градуювальних розчинах будують градуювальний графік. Внаслідок параболічного характеру градуювального графіка аналітичне рівняння не складають.

14.3.3 Проведення аналізу

При масовій частці сульфур (VI) оксиду в аналізованій пробі менше 1 % наважку проби масою 0,5 г вносять у платиновий тигель, змішують із 1,5 г суміші для сплавлення, закривають платиновою кришкою і сплавляють за температури 900 – 950 °С протягом 5 хв для цементу, клінкеру і доменного шлаку і 15 – 20 хв для інших матеріалів. Плав розчиняють в 50 см³ розчину хлоридної кислоти (1:3), кількісно переводять у мірну колбу місткістю 250 см³ і доводять водою до позначки.

При масовій частці сульфур (VI) оксиду від 1 % до 3 % в пробі використовують наважку масою 0,3 г; при більш високій масовій частці аналіту зменшують аліквоту аналізованого розчину до 25 см³ або проводять фототурбідиметричне визначення аналіту в розчині, приготовленого для фотометричного аналізу згідно з 9.4.3.

Для визначення масової частки сульфур (VI) оксиду у дві мірні колби місткістю 100 см³ відбирають: в одну – 50см³ розчину, який аналізують; в другу – таку аліквоту стандартного розчину, яка має вміст аналіту, близький до вмісту аналіту в пробі; до неї додають 50 см³ контрольного розчину. Потім в обидві колби вносять по 10 крапель ортофосфатної кислоти. Подальші операції – згідно з 14.3.2.2.

При аналізі проб з масовою часткою сульфур (VI) оксиду меншою за 0,5 % в першу колбу до аліквоти досліджуваного розчину об'ємом 50 см³ додають 2 см³ стандартного розчину, а в другу – 2 см³ такого самого стандартного і 50 см³ контрольного розчинів. Подальші операції – згідно з 14.3.2.2. Кількість доданого сульфур (VI) оксиду, що міститься в 2 см³ стандартного розчину, враховується при обчисленні.

14.3.4 Обчислення результатів

Перед обчисленням масової частки сульфур оксиду вводять поправку на зміну умов фотометрування відповідно до 4.15.

Масу сульфур (VI) оксиду в міліграмах знаходять за градуювальним графіком і обчислюють масову частку аналіту за формулою (11).

14.4 Катіонітний метод визначення при масовій частці оксиду сульфур (VI) оксиду у цементі до 17%

Метод заснований на розчиненні сульфуру (VI) в складі гіпсу, що застосовується як добавка до цементу, у розчині боратної кислоти, пропусканні розчину через катіонітову смолу в Н-формі і титруванні сульфатної кислоти, що утворилася в результаті іонного обміну.

Присутні у фільтраті боратна, силікатна і сульфідна (за наявності сульфуру (II)) кислоти не заважають визначенню сульфуру (VI), що входить до складу гіпсу.

14.4.1 Засоби вимірювальної техніки, обладнання та реактиви

Ваги лабораторні загального призначення не нижче 2-го класу точності з найбільшою границею зважування не менше 200 г і з похибкою зважування не більше ±0,0003 г згідно з ГОСТ 24104.

Іонообмінна колонка.

Смоли іонообмінні. Катіоніти згідно з ГОСТ 20298: КУ-1, КУ-2, СБС, СБСР, СДВ. Кислота боратна, розчин з масовою концентрацією 50 г/дм³. Кислота хлоридна і розчин (1:3).

Кислота оксалатна, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³ або амоній оксалат, розчин з масовою концентрацією 40 г/дм³.

Амоніак, розчин (1:1,5).

Натрій гідроксид, стандарт-титр, розчин з молярною концентрацією 0,1 моль/дм³ (0,1 М).

Калій гідроксид, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³.

Кислота сульфатна, розчин із молярною концентрацією 0,05 моль/дм³ (0,05 М) (стандарт-титр) або хлоридна кислота, розчин із молярною концентрацією 0,1 моль/дм³ (0,1 М) (стандарт-титр).

Метиловий оранжевий (індикатор): 0,1 г індикатора розчиняють в 100 см³ води.

14.4.2 Підготовка до аналізу

14.4.2.1 Переведення катіоні/пової смоли в Н-форму

Катіонітову смолу (катіоніт) просівають через сито з отворами діаметром 0,2 мм. Фракцію, грубішу за 0,2 мм, замочують на 6 – 8 год у воді, вливають у лійку, у нижній частині якої знаходиться скляна вата, і промивають 3 – 4 рази теплим розчином хлоридної кислоти. Надлишок кислоти відмивають водою до зникнення кислої реакції промивних вод (контроль за індикатором метиловим оранжевим). Вологий катіоніт у Н-формі зберігають у скляній банці із пробкою.

14.4.2.2 Зарядка іонообмінної колонки

Нижню частину колонки (рис. 1) заповнюють скляною ватою, на яку переносять невеликими порціями смолу разом з водою, уникаючи утворення між зернами катіоніта повітряних бульбашок. Колонку заповнюють катіонітом на 0,5 см нижче рівня вихідного отвору бокової трубки.

У випадку відсутності колонки допускається застосовувати звичайну бюретку об'ємом 50 см³ або ділильну лійку об'ємом 100 – 150 см³, але при цьому необхідно стежити за тим, щоб рівень рідини завжди був вищим за шар катіоніту.

Після 4-6 визначень або після закінчення робочого дня катіоніт регенерують розчином хлоридної кислоти згідно з 14.4.2.1 (у колонці).

Для з'ясування можливості продовження використання колонки без регенерації катіоніту проводять випробування пропущеного через колонку розчину проби на присутність іонів кальцію. Для цього до розчину проби після визначення сульфур (VI) оксиду додають 5 – 6 см³ амоній оксалату або оксалатної кислоти і розчину амоніаку до нейтральної реакції (контроль за універсальним індикаторним папером). Розчин нагрівають. Якщо розчин залишається прозорим, то колонкою можна продовжувати користуватися. Помутніння розчину вказує на необхідність негайної регенерації катіоніту і повторення аналізу.

Для регенерації катіоніту, змішаного із цементом згідно з 14.4.3, його попередньо відмивають від цементу водою на ситі з розміром отворів 0,2 мм.

14.4.2.3 Установка титру розчину натрій гідроксиду за сульфур (VI) оксидом

Титр установлюють, користуючись розчином хлоридної або сульфатної кислот. Для цього в три колби відбирають по 20 см³ розчину кислоти, титрують розчином натрій гідроксиду в присутності метилового оранжевого індикатора до переходу забарвлення від червоного до жовтого.

1 – розчин, який аналізують; 2 – катіонітова смола; 3 – скляна вата

Рисунок 1 – Зарядка іонообмінної колонки

14.4.3 Проведення аналізу

Наважку проби цементу масою 0,5 г вносять у суху склянку місткістю 150 см³ і додають при перемішуванні 25 см³ води. Отриману суспензію перемішують протягом 10 хв, не допускаючи тужавлення цементу.

За наявності в цементі важкорозчинних форм кальцій сульфату до суспензії додають 3 г катіоніту в Н-формі, потім 25 см³ води і також перемішують 10 хв.

Розчину, отриманому в тому чи іншому випадку, дають відстоятися до просвітління і фільтрують через нещільний фільтр "червона стрічка".

За наявності в цементі важкорозчинних форм кальцій сульфату можливо також попередньо до наважки проби цементу додати 20 см³ розчину калій гідроксиду, нагріти до кипіння, прокип'ятити 5 хв і негайно відфільтрувати через фільтр "червона стрічка".

Нерозчинний залишок дворазово промивають розчином боратної кислоти (об'ємом по 15 см³), а у випадку обробки наважки проби розчином калій гідроксиду – водою. Промивання залишку виконують 3 – 4 рази декантацією в склянці і 4 – 5 разів на фільтрі. Загальний об'єм промивних вод складає приблизно 150 см³.

Через колонку з катіонітом пропускають невеликими порціями отриманий розчин. Елюат збирають у підставлену до відвідної трубки конічну колбу місткістю 250 – 500 см³. Швидкість його виходу повинна бути близько 4 см³/хв.

Після цього катіоніт промивають водою до зникнення кислої реакції (контроль за індикатором метиловим оранжевим). Отриманий після катіонного обміну елюат разом з промивними водами титрують розчином натрій гідроксиду (контроль за індикатором метиловим оранжевим) до зміни забарвлення від червоного до жовтого.

Примітка. При обробці наважки проби калій гідроксидом регенерацію колонки проводять після кожного визначення.

14.4.4 Обчислення результатів

15 ВИЗНАЧЕННЯ КАЛІЙ І НАТРІЙ ОКСИДІВ

15.1 Норми точності ± Δ та нормативи оперативного контролю точності D₂, d₂ визначення масових часток натрій оксиду та калій оксиду не повинні перевищувати значень, наведених у таблицях 10 та 11.

Таблиця 10

У відсотках

Таблиця 11

У відсотках

15.2 Полум'яно-фотометричний метод

Метод ґрунтується на збудженні атомів калію та натрію у полум'ї пропан-бутан – повітря, ацетилен – повітря або природний газ – повітря та вимірюванні інтенсивності характерного випромінювання визначуваних елементів: калію за довжини хвилі 766,5 нм та натрію – за довжини хвилі 589,0 нм.