TIÊU\r\nCHUẨN VIỆT NAM

TCVN\r\n7503 : 2005

BITUM\r\n- XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PARAPHIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT

Bitumen - Determination of the\r\nparaffin wax content by distillation

1.\r\nPhạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy\r\nđịnh phương pháp xác định hàm lượng paraphin của bitum.

Cảnh báo - Khi áp dụng tiêu chuẩn này có thể\r\nliên quan đến vật liệu, thiết bị và thao tác có tính nguy hiểm. Tiêu chuẩn này\r\nkhông đề cập đến các qui tắc an toàn trong sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn\r\nnày phải có trách nhiệm lập ra các qui định thích hợp về an toàn và sức khỏe,\r\nđồng thời phải xác định khả năng áp dụng các giới hạn qui định trước khi sử\r\ndụng.

2.\r\nTài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn\r\nsau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn\r\nghi năm ban hành thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không\r\nghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

TCVN 7494 : 2005\r\n(ASTM D 140-01) Bitum - Phương pháp lấy mẫu.

TCVN 4851 : 1989 (ISO\r\n3696 :1987)  Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

ISO 383 Laboratory\r\nglassware - Interchangeable\r\nconical ground joints (Dụng cụ thí nghiệm bằng thuỷ tinh - Các đầu nối lắp lẫn bằng côn mài).

ISO 2207 Petroleum\r\nwaxes - Detemination of\r\ncongealing point (Sáp dầu mỏ -\r\nPhương pháp xác định điểm đông cứng).

3.\r\nThuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này\r\náp dụng các định nghĩa sau:

3.1. Paraphin (paraffin wax)

Hỗn hợp các hydr°Cacbon\r\nkết tinh trong hỗn hợp 50 % thể tích ete/etanol tại các nhiệt độ thấp đến - 20^°C, thu được theo qui\r\ntrình xác định và có dải nhiệt độ chảy trên 25 ^°C.

4.\r\nNguyên tắc

Paraphin có trong\r\nbitum được xác định trong phần cất thu được từ qui trình chưng cất xác định.

5.\r\nHóa chất và vật liệu

5.1. Qui định chung

Chỉ sử dụng các thuốc\r\nthử cấp phân tích và nước phù hợp TCVN 4851 : 1989 (ISO 3696 :1987), nếu\r\nkhông có qui định khác.

5.2. Etoxyetan (ete\r\ndietyl),\r\nkhan, trong tiêu chuẩn này dùng ete.

5.3. Etanol, nguyên chất.

5.4. Etanol, cấp kỹ thuật.

5.5. Cồn dầu mỏ, có khối lượng riêng\r\nxấp xỉ 645 kg/m3 tại 15 °C và dải chưng cất khoảng từ 30 °C đến 75 °C.

5.6. Axêtôn, cấp phân tích.

5.7. Cacbon đioxit, rắn, nghiền mịn.

Chú thích: Có thể\r\ndùng máy điều lạnh có hiệu ứng lạnh tương đương với cacbon đioxit.

5.8. Băng đá, nghiền mịn.

5.9. Nước rửa, hỗn hợp 50 % thể\r\ntích ete/etanol.

6.\r\nThiết bị và dụng cụ

Ngoài các dụng cụ\r\nthông thường dùng trong phòng thí nghiệm, còn có các thiết bị, dụng cụ sau:

6.1. Tủ sấy, có khả năng duy trì\r\nnhiệt độ 125 ^°C ±\r\n5 ^°C.

6.2. Nhiệt kế, dùng trong tiêu\r\nchuẩn này là:

6.2.1. Nhiệt kế dùng cho\r\nmẫu thử: nhiệt kế thân cứng, dải đo từ -\r\n38 ^°C đến 50 ^°C, có các vạch chia 1 ^°C; tổng\r\nchiều dài 360 mm ± 5 mm, ngập 180 mm ± 5 mm, đường kính ngoài của thân là 10\r\nmm ± 0,5 mm.

6.2.2. Nhiệt kế dùng cho\r\nbể: nhiệt kế thân cứng, dải đo từ -\r\n30 ^°C đến 50 ^°C và có các vạch chia 0,5 ^°C,\r\ntổng chiều dài 220 mm ± 5 mm, ngập 50 mm ± 5 mm, đường kính ngoài của thân là 8\r\nmm ± 0,5 mm.

Có thể dùng các dụng\r\ncụ đo nhiệt độ khác thay cho nhiệt kế thuỷ ngân. Tuy nhiên nhiệt kế thuỷ ngân\r\nlà dụng cụ chuẩn. Khi dùng các dụng cụ khác thì phải hiệu chuẩn sao cho có các\r\nsố đo giống như dùng nhiệt kế thuỷ ngân, chấp nhận hiệu ứng nhiệt thay đổi.

Chú thích: Khi đo và\r\nkiểm soát các nhiệt độ không đổi thông thường như trong tiêu chuẩn này, các\r\ndụng cụ khác thay thế có thể có các thay đổi mang tính chu kỳ lớn hơn so với\r\nnhiệt kế thuỷ ngân và mức độ này phụ thuộc vào thời gian gia nhiệt và điện năng\r\nđầu vào.

6.3. Bình chưng cất, như thể hiện trên\r\nHình 1, đậy kín bằng nút lie.

6.4. Vòng kim loại\r\nbảo vệ,\r\ncó đường kính trong khoảng 18 mm và đường kính ngoài xấp xỉ 65 mm.

6.5. ống nghiệm, có các kích thước\r\nnêu trên Hình 2, đậy kín bằng nút lie có khoan lỗ.

6.6. ống nghiệm, có các kích thước\r\nnêu trên Hình 2, khít với lỗ mài 29/32 và chai rửa khít với côn mài 29/32 theo\r\nISO 383.

6.7. Bình Erlenmeyer, 100 ml, sử dụng để\r\nthu phần cất được đóng kín bằng nút lie, bình luôn được giữ  thẳng đứng và có\r\nvạch chia.

6.8. Bình lọc, 500 ml, có bộ hút\r\nchân không.

6.9. Chai rửa thủy\r\ntinh,\r\n500 ml.

6.10. Bể làm lạnh (xem Hình 2).

6.11. Phễu (trong bể\r\nlàm lạnh),\r\nđường kính 80 mm, tổng chiều dài 200 mm.

Chậu bay hơi, đường\r\nkính 80 mm, vạch mức tại 15 mm.

6.13. Cân, chính xác đến ± 5 mg.

6.14. Cân, chính xác đến ± 0,5 mg.

6.15. Đèn dùng cho\r\nphòng thí nghiệm\r\n(xem Hình 3).

6.16. Bình hút ẩm.

6.17. Nồi sứ, đường kính 80 mm.

6.18. Giấy lọc tròn, đường kính 110 mm,\r\ndùng cho phân tích định tính, tốc độ chảy trung bình.

6.19. Dụng cụ đo thời\r\ngian,\r\nchính xác đến 0,1 s.

6.20. Kẹp.

7.\r\nLấy mẫu

Lấy mẫu theo TCVN\r\n7494 : 2005 (ASTM D 140-01).

Phép thử được tiến\r\nhành trên hai mẫu đã chuẩn bị trước có khối lượng 25 g ± 1 g.

8.\r\nCách tiến hành

Làm chảy mẫu trong\r\ncốc sứ, đổ 25 g ± 1 g vào bình chưng\r\ncất (6.3) và cân chính xác đến 10 mg (ký hiệu: mB).

Đèn để đun bình chưng\r\ncất có ngọn lửa êm, cao khoảng 150 mm (không có hình côn) và kiểm soát ngọn lửa\r\nsao cho sau 3 phút đến 4 phút rơi giọt ngưng đầu tiên. Gá nhẹ vòng kim loại bảo\r\nvệ (xem 6.4) trên bình chưng cất để bảo vệ nút lie không cháy.

Phải đảm bảo hơi sinh\r\nra trong quá trình chưng được ngưng tụ, bằng cách cân chính xác đến 10 mg, cho\r\nngập hết phần cong đầu ra của ống chưng cất vào bình Erlenmeyer (6.7) (xem Hình\r\n2) sâu vào hỗn hợp nước và đá nghiền. Phải quan sát và kiểm tra được tốc độ\r\nchưng cất.

Điều chỉnh tốc độ\r\nchưng cất sao cho cứ 10 giây có 15 ±\r\n5 giọt rơi xuống từ đầu ống vào ống thu.

Tiếp tục đun, không\r\ncần điều chỉnh ngọn lửa đèn cho đến khi tốc độ chưng cất giảm và không còn giọt\r\nnào rơi trong vòng 10 giây hoặc sau 14 phút kể từ khi bắt đầu chưng cất.

Đun thêm 1 phút nữa\r\nvới ngọn lửa nhỏ cho đến khi bình chuyển màu đỏ rực.

Hoàn tất việc chưng\r\ncất trong vòng 15 phút. Sau khi chưng cất, không chuyển phần cất còn lại trong\r\nống vào ống thu.

Trộn đều phần cất\r\nđược bằng cách hâm nóng nhẹ và cùng xoay cẩn thận ống thu.

Làm nguội trong bình\r\nhút ẩm đến nhiệt độ môi trường và cân phần cất được trong ống thu chính xác đến\r\n10 mg (mD). Tuỳ thuộc vào hàm lượng paraphin dự kiến, cho từ 2 g đến 4 g phần\r\ncất vào ống nghiệm (6.5) và cân chính xác đến 5 mg (mE).

Chú thích:  Nếu trước\r\nđó không ước lượng được hàm lượng paraphin thì lấy khối lượng cất đầu tiên là 3\r\ng.

Hoà tan khối lượng\r\ncất đã cân trong 25 ml ± 1 ml ete (5.1) và\r\ncho thêm 25 ml ± 1 ml etanol (5.2).

Đậy ống nghiệm bằng\r\nnút đã xuyên nhiệt kế (6.2.1) vào chất lỏng và đặt ống nghiệm vào bể làm lạnh.\r\nLàm lạnh chất lỏng trong bể bằng cách cho cabondioxit dạng rắn, hạt nhỏ hoặc\r\ncho máy điều lạnh (xem Chú thích điều 5.7). Để đáp ứng yêu cầu sau này là duy\r\ntrì mẫu ở nhiệt độ - 20 ^°C, hạ\r\nthấp nhiệt độ của bể nước xuống -\r\n22 ^°C ± 1 ^°C.\r\nChuyển  20 ml ± 1 ml nước rửa (5.9)\r\nvào ống nghiệm đã đậy bằng đầu chai rửa và làm lạnh trong bể (6.10) đến - 20 ^°C ± 0,5 ^°C. Duy trì nhiệt độ\r\nnày cho đến khi lọc xong.

Đặt giấy lọc (6.18)\r\nlên phễu trong bể làm lạnh và nối với bình lọc đã đặt dưới bể làm lạnh. Chuyển\r\nnhanh vữa kết tinh tại - 20 ^°C ± 0,5 ^°C vào bộ lọc. Tráng\r\nống nghiệm vài lần bằng nước rửa lạnh. Điều chỉnh nhiệt độ của nước rửa đến - 20 ^°C ± 0,5 ^°C và dùng lại để\r\ntráng vữa kết tinh vào bộ lọc. Phân phối đều nước rửa cho ba lần rửa.

Hỗ trợ quá trình lọc\r\nbằng cách hút nhẹ chân không, nhưng chú ý áp suất không hạ xuống dưới
\r\n5 kPa. Ngay khi lọc xong, dùng panh kẹp giấy lọc ra và đặt vào phễu để cạnh\r\nchậu bay hơi mà trước đó đã cân chính xác đến 0,5 mg. Hoà tan cặn paraphin bằng\r\ncách phun cồn nóng vào và cũng áp dụng cách này để hoà tan phần paraphin bám\r\nvào nhiệt kế hoặc ống nghiệm. Cho bay hơi phần cất đã trộn trong chậu bay hơi\r\ntrên bể nước. Để ngăn chất lỏng bám trên vành chậu, cho bay hơi trong dòng khí\r\nnhẹ. Làm khô cặn trong vòng 15 phút ±\r\n1 phút ở nhiệt độ 125 ^°C ±\r\n5 ^°C của tủ sấy và để yên cho nguội. Nếu paraphin tinh chế đã nguội\r\nnhưng chưa cứng thì cho thêm khoảng 15 ml axêtôn.

Hoà tan paraphin bằng\r\ncách đun nhẹ chậu bay hơi đang xoay. Cho bù axêtôn vào do bay hơi. Làm lạnh\r\ndung dịch axêtôn/paraphin trong bể nước đến nhiệt độ 15,0 ^°C ± 0,5 ^°C và lọc để tách\r\nparaphin đã kết tinh. Rửa chậu bay hơi, nhiệt kế và bộ lọc vài lần bằng axêtôn\r\nở 15 ^°C ± 0,5 ^°C\r\nlấy từ chai rửa, phải đảm bảo tổng thể tích nước rửa bằng 30 ml ± 1 ml.

Hoà tan paraphin tinh\r\nchế bằng cách phun nhẹ cồn nóng lên và lại gom lại vào chậu bay hơi. Cho bay\r\nhơi dung dịch cồn dầu mỏ/paraphin bằng dòng khí nhẹ thổi trên bể nước.

Làm khô paraphin kết\r\ntinh thu được trong 15 phút ±\r\n1 phút tại nhiệt độ 125 ^°C ±\r\n5 ^°C trong tủ sấy và sau khi làm nguội trong bình hút ẩm, xác định\r\nkhối lượng chính xác đến 0,5 mg (mA).

Nếu khối lượng cuối\r\ncùng nằm ngoài khoảng 65 mg đến 85 mg, loại bỏ kết quả này và lặp lại phép thử\r\nvới một lượng ban đầu có điều chỉnh (mE).

Nếu khối lượng ban\r\nđầu đã lấy nhỏ hơn 2 g hoặc trên 4 g để có kết quả cuối cùng nằm trong khoảng\r\n65 mg và 85 mg thì ghi lại kết quả này trong báo cáo thử.

Chú thích:  Để làm\r\nlạnh sử dụng thiết bị làm lạnh tự động nhưng phải có kết quả giống như kết quả\r\nđã thu được.

9.\r\nTính kết quả

Tính hàm lượng\r\nparaphin Cp cho từng mẫu thử theo phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó:

m_B        là\r\nkhối lượng bitum ban đầu, tính bằng gam;

m_D        là\r\nkhối lượng phần cất, tính bằng gam;

m_E        là\r\nkhối lượng phần cất đầu tiên, tính bằng gam;

m_A        là\r\nkhối lượng cuối cùng của paraphin, tính bằng gam.

Nếu kết quả thu được\r\ntrên hai mẫu thử không chênh nhau quá 0,3 % khối lượng, thì tính trung bình của\r\nhai giá trị đó. Nếu ngược lại thì phải tiến hành thử trên mẫu thứ ba với khối\r\nlượng khoảng 25 g và lấy trung bình của hai giá trị sát nhau hơn. Tuy nhiên,\r\ncác giá trị này không được chênh nhau quá 0,3 % khối lượng. Nếu hai giá trị đầu\r\ncách đều giá trị thứ ba thì lấy giá trị thứ ba.

Nếu theo các điều\r\nkiện xác định vẫn không có được giá trị trung bình của ba giá trị này thì loại\r\nbỏ cả ba giá trị, lặp lại phép thử trên hai mẫu thử khác.

10.\r\nBiểu thị kết quả

Biểu thị hàm lượng\r\nparaphin theo phần trăm khối lượng, làm tròn đến 0,1 %.

11.\r\nĐộ chụm

11.1. Độ lặp lại

Độ chênh lệch giữa\r\nhai kết quả thử thu được do cùng một thí nghiệm viên thực hiện trên cùng một\r\nthiết bị dưới các điều kiện vận hành không đổi, trên cùng một vật liệu thử,\r\ntrong thời gian dài với các thao tác đúng và bình thường của phương pháp thử,\r\nvượt hơn 0,3 % khối lượng tuyệt đối.

11.2. Độ tái lập

Độ chênh lệch giữa\r\nhai kết quả thử đơn lẻ và độc lập, thu được từ các thí nghiệm viên khác nhau\r\nlàm việc trong các phòng thí nghiệm khác nhau trên cùng một vật liệu thử, trong\r\nthời gian dài với các thao tác đúng và bình thường của phương pháp thử, vượt\r\nhơn 0,5 % khối lượng tuyệt đối.

Chú thích: Các số\r\nliệu về độ chụm này không tự động áp dụng cho bitum công nghiệp và bitum có phụ\r\ngia. Đối với bitum có phụ gia sử dụng những nguyên tắc này như một hướng dẫn.

12.\r\nBáo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử bao gồm\r\nít nhất các thông tin sau:

a) loại và dấu hiệu\r\nnhận dạng của mẫu thử;

b) số hiệu tiêu chuẩn\r\nnày;

c) kết quả thử (xem\r\nđiều 9 và 10);

d) các thay đổi, có\r\nthoả thuận hoặc không so với tiêu chuẩn quy định;

e) ngày thử.

Kích thước tính bằng\r\nmilimét

Hình 1 – Bình chưng\r\ncất để xác định paraphin

Kích thước tính bằng\r\nmilimét

Chú dẫn:

1 – Lỗ để đặt phễu

2 – ống nghiệm

3 – ống nối đến bình lọc

4 – Bể chất lỏng

5 – Đệm không khí

6 – Lỗ để đổ cacbon đioxit rắn

7 – Lỗ để đặt nhiệt\r\nkế

Hình 2 – ống nghiệm,\r\nbề làm lạnh và phễu

Chú dẫn:

1 – ống dẫn khí ga

2 – Van kim

3 – Điều chỉnh không\r\nkhí

Hình 3 – Đèn dùng cho\r\nphòng thí nghiệm

Chú dẫn:

1 – Vòng bảo vệ

2 – Nước đá

Hình 4 – Sơ đồ lắp\r\nđặt bộ chưng cất