CHẤT DẺO - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CADIMI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ƯỚT
Plastics - Determination of cadmium - Wet decomposition method
Lới nói đầu
TCVN 11320:2016 hoàn toàn tương đương với EN 1122:2001
TCVN 11320:2016 do Tổng cục Môi trường biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố
CHẤT DẺO - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CADIMI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ƯỚT
Plastics - Determination of cadmium - Wet decomposition method
Tiêu chuẩn này mô tả phương pháp xác định tổng hàm lượng cadimi có trong chất dẻo trong giới hạn từ 10 mg Cd/kg đến 3 000 mg Cd/kg. Phương pháp này không thích hợp cho vật liệu chất dẻo đã polyflo hóa.
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn nấy. Đối với cáctài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987) Nước phân tích dùng trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương phép thử
ISO 3856-4:1984 Sơn và vecni-Xác định hàm lượng kim loại “hòa tan" - Phần 4: Xác định hàm lượng cadimi - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và phương pháp cực phổ (Paints and varnishes - Determination of "soluble" metal content - Part 4: Determination of cadmium content - Flame atomic absorption spectrometric method and polarographic method).
Phân hủy ướt các hợp chất hữu cơ và hòa tan các hợp chất cadimi trong một mẫu thử. Nguyên tử hóa dung dịch bởi ngọn lửa của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử và đo độ hấp thụ tại bước sóng 228,8 nm.
Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng các loại thuốc thử có độ tinh khiết phân tích và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương [(TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987)].
4.1 Axit sulfuric d = 1,83 g/l 95% (m/m)
4.2 Axit nitric d = 1,40g/l 65% (m/m)
4.3 Hydro peroxit (nước oxl già) d = 1,10 g/l 30%(m/m).
4.4 Cadimi kim loại với độ tinh khiết 99,9% hoặc dung dịch gốc chuẩn cadimi được bán sẵn (1 g Cd/I) (ISO 3856-4:1984).
4.5 Dung dịch chuẩn cadimi (0,5 mg Cd/I và 1,0 mg Cd/I) (ISO 3856-4:1984)
5.1 Thiết bị, dụng cụ sử dụng để phân hủy ướt (ví dụ Hình 1), bình Kjeldahl hoặc thiết bị, dụng cụ khác bất kỳ phù hợp cho việc phân hủy ướt.
5.2 Bếp gia nhiệt
5.3 Tủ hút, tốt nhất là loại có thiết bị lọc không khí.
5.4 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa có chức năng hiệu chỉnh đường nền, ví dụ D2 hoặc Zeemann (ISO 3856-4:1984).
5.5 Đèn catot rỗng hoặc EDL cho cadimi (ISO 3856-4:1984).
5.6 Cân phân tích, có độ chính xác đến 1 mg.
5.7 Phễu lọc màng có kích cỡ lỗ 0,45 μm.
6.1 Mẫu thử
Sử dụng ít nhất 2 g mẫu đồng nhất để phân tích. Dùng dao hoặc kéo cắt mẫu thành các mảnh nhỏ, tốt nhất là thành các mảnh có khối lượng nhỏ hơn 0,1 g.
6.2 Phần thử
Cân khoảng 0,5 g mẫu thử (6.1) chính xác đến mg cho vào dụng cụ phân hủy, ví dụ bình Kjeldahl (5.1). Tiến hành phân tích mẫu kép.
6.3 Phân hủy ướt
Thời gian và tổng lượng thuốc thử cần thiết để phân hủy phụ thuộc vào kích cỡ của mảnh mẫu và phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu chất dẻo.
6.3.1 Phương pháp A
Phân hủy ướt bằng hỗn hợp axit sulfuric, axit nitric và hydro peroxit. Phương pháp dưới đây mô tả quá trình phân hủy trong dụng cụ phân hủy (Hình 1), tuy nhiên, có thể sử dụng thiết bị phù hợp khác (5.1). Tiến hành phân hủy trong tủ hút (5.3).
Cho 10 ml axit sulfuric (4.1) vào bình B của dụng cụ phân tích (Hình 1). Nối bình này với bình chứa chất ngưng tụ, cho nước chạy qua bộ ngưng tụ, khóa các van R 1 và R 2 và cho thêm 10 ml axit nitric (4.2) vào trong phễu. Mởkhóa R 1 để điều chỉnh cho 1 ml đến 2 ml axit nitric chảy xuống, sau đó gia nhiệt vừa phải cho đến khi vật liệu chuyển thành khối màu đen và có khói SO3 trắng thoát ra. Ngừng gia nhiệt và cho nhỏ giọt từ 1 ml đến 2 ml axit nitric. Tiếp tục gia nhiệt lại cho đến khi có khói trắng xuất hiện. Lặp lại quy trình này đến khi thu được dung dịch màu vàng nhạt.
Sau khi cho hết axit nitric, mở khóa R 2 và để chất ngưng tụ chảy vào trong bình, ban đầu dưới dạng nhỏ giọt để tránh phản ứng quá mạnh, sau đó tăng lượng dần. Khóa van R 2, gia nhiệt lại cho đến khi xuất hiện khói trắng. Để nguội vài phút và sử dụng phễu để cho thêm khoảng 5 ml hydro peroxit (4.3) vào bình. Gia nhiệt lại thêmkhoảng 5 min nữa để hoàn thành quá trình phân hủy.
Ngừng gia nhiệt, mở van R 2 và để chất ngưng tụ nhỏ giọt từ từ vào trong bình. Để nguội đến nhiệt độ phòng, rửa dụng cụ bằng nước và gạn vào bình định mức dung tích 100 ml. Pha loãng đến vạch mức bằng nước cất và lắc đều.
Nếu có tồn tại các chất không tan trong giai đoạn này thì có thể gây nhiễu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, do đó phải lọc để loại bỏ các chất này bằng phễu lọc màng khô (5.7).
Chuẩn bị dung dịch trắng theo phương pháp trên nhưng không có mẫu thử.
CHÚ DẪN
1 | Hướng về phía tủ hút | 6 | Ống nối B29 |
2 | Ống xoắn ngưng tụ | 7 | Ống nối B14 |
3 | Bình chứa chất ngưng tụ | 8 | Bình 250 ml |
4 | R2: van có ống nối PTFE | 9 | Giá đỡ ba chân |
6 | Phễu 25 ml | 10 | Bếp gia nhiệt |
Hình 1 - Ví dụ về dụng cụ phân hủy ướt
6.3.2 Phương pháp B
Phân hủy ướt bằng hỗn hợp axit sulfuric và hyđro peroxit. Phương pháp sau mô tả quá trình phân hủy trong bình Kjeldahl tuy nhiên có thể sử dụng dụng cụ bất kỳ khác thích hợp (5.1). Tiến hành phân hủy trong tủ hút (5.3).
Đặt bình và hỗn hợp chứa bên trong lên bếp gia nhiệt (5.2), cho thêm 10 ml axit sulfuric (4.1) và gia nhiệt ở nhiệt độ cao hơn để phân hủy và cacbon hóa các hợp chất hữu cơ. Khi xuất hiện khói trắng thì tiếp tục gia nhiệt thêm khoảng 15 min nữa.
Lấy bình ra khỏi bếp và để nguội trong khoảng 10 min. Qua phễu rót từ từ bốn phần, mỗi phần 5 ml dung dịch hydro peroxit (4.3), để phản ứng lắng xuống sau mỗi lần thêm vào.
CHÚ THÍCH Do việc bắn tóe ra có thể gây nguy hiểm, nên phải đậy bình phản ứng giữa mỗi lần cho thêm dung dịch hyđro peroxit.
Gianhiệt lại khoảng 1.0 min và để nguội khoảng 5 min. Cho thêm tiếp các phần 5 ml dung dịch hydro peroxit và gia nhiệt lại. Chỉ dừng quy trình khi không còn lại chất hữu cơ. Để nguội đến nhiệt độ phòng và pha loãng cẩn thận bằng nước. Rửa bình bằng nước và gạn sang bình định mức dung tích 100 ml. Pha loãng đến vạch mức bằng nước cất và lắc đều. Nếu có tồn tại các chất không tan trong giai đoạn này thì có thể gây nhiễu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, do đó phải lọc để loại bỏ các chất này bằng phễu lọc màng khô (5.7).
Chuẩn bị dung dịch thuốc thử trắng theo phương pháp trên nhưng không có mẫu thử.
6.4 Xác định
Xác định nồng độ cadimi trong các dung dịch thử và dung dịch thuốc thử trắng nhận được theo 6.3, bằng phương pháp được mô tả trong Điều 3 của ISO 3856-4:1984.
CHÚ THÍCH Axit sulfuric trong dung dịch thử và dung dịch thuốc thử trắng có thể ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp hấp thụ nguyên tử ngọn lửa; Do đó phải sử dụng chức năng hiệu chỉnh nền (5.4).
Có thể sử dụng các thiết bị khác phù hợp để việc xác định nồng độ cadimi trong dung dịch thử và dung dịch trắng, ví dụ phương pháp plasma cặp cảm ứng (ICP) hoặc phương pháp đồng vị đặc trưng. Kỹ thuật sử dụng phải được ghi trong báo cáo thử nghiệm.
Tổng hàm lượng cadimi của mẫu được biểu thị bằng mg/kg theo công thức sau:
trong đó:
C là nồng độ cadimi của dung dịch thử thu được theo 6.4, tính bằng miligam trên lít;
R là nồng độ cadimi của dung dịch thuốc thử trắng thu được theo 6.4, tính bằng miligam trên lít;
M là khối lượng của phần thử, tính bằng gam;
flà hệ số pha loãng của dung dịch thử và dung dịch thuốc thử trắng được sử dụng theo Điều 4
Nếu hai kết quả không sai khác quá 20% dựa trên kết quả trung bình (đối với các kết quả nằmgiữa10 mg Cd/kg và 50 mg Cd/kg) hoặc 10% (đối với các kết quả nằm giữa 50 mg và 3000 mg Cd/kg), thì tính giá trị trung bình cộng. Nếu không thì làm lại phép phân tích.
8 Dữ liệu độ chụm và phương pháp thử
Độ lặp lại, r.
Độ lệch chuẩn tương đối giữa các kết quả thu được trên vật liệu thử giống nhau, được thực hiện bởi cùng một thử nghiệm viên, sử dụng thiết bị giống nhau và sử dụng phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn này.
Độ tái lập, R:
Độ lệch chuẩn tương đối giữa các kết quả độc lập thu được trên vật liệu thử giống nhau, được thực hiện bởi hai thử nghiệm viên làm việc tại các phòng thí nghiệm khác nhau và sử dụng phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn này.
Giới hạn mức | r* | R* | |
10 mg/ Cd/kg đến 50 mg Cd/kg 50 mg Cd/kg đến 3000 mg Cd/kg | 20% 10% | 25% 25% | |
Trong đó:
m là giá trị trung bình cộng của tất cả các giá trị đối với từng mức.
Dữ liệu độ chụm đã được xác định từ một thử nghiệm được tiến hành nấm 1992 bởi 7 phòng thử nghiệm với 6 mẫu và 5 loại chất dẻo khác nhau (PE, PP, PS, PVC và PET). Dữ liệu độ chụm này chỉ dựa vào 5 chất dẻo được thử. Nhiều kinh nghiệm chỉ ra rằng dữ liệu này cũng có thể được sử dụng để xác định hàm lượng cadimi của các loại vật liệu chất dẻo khác ngoại trừ chất dẻo được polyflo hóa.
Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất các nội dung sau:
a) Loại và nhận dạng sản phẩm được thử;
b) Viện dẫn tiêu chuẩn này và phương pháp thử đã thực hiện (A hoặc B);
c) Kết quả thử nghiệm biểu thì dưới dạng mg cadimi/kg vật liệu dẻo (các giá trị trung bình và từng kết quả đo);
d) Các sai lệch bất kỳ theo thỏa thuận hoặc bởi lý do khác so với quy trình quy định trong tiêu chuẩn này;
e) Ngày thử và tên thử nghiệm viên.