Приложение И (рекомендуемое). Определение массовой доли железа

Приложение И
(рекомендуемое)

Определение массовой доли железа

Метод обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблицах И.1-И.2. Диапазон измерения массовой доли железа от 0,005 % до 1 %.

Таблица И.1 - Диапазон измерений массовой доли железа, показатели точности измерений

Диапазон измерений массовой доли железа, %	Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости) , %	Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) , %	Значение погрешности измерений (границы относительной погрешности при доверительной вероятности 0,95)  , %
От 0,005 до 0,01 включ.	15	25	50
Св. 0,01 до 0,1 включ.	10	20	40
Св. 0,1 до 1,0 включ.	7	14	28

Таблица И.2 - Относительные значения пределов повторяемости и воспроизводимости

Диапазон измерений массовой доли железа, %	Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения для двух результатов измерений, полученных в условиях повторяемости) r, %	Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения для двух результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости), R, %
От 0,005 до 0,01 включ	42	70
Св. 0,01 до 0,1 включ	28	56
Св. 0,1 до 1,0 включ.	20	39

Продолжительность анализа одной пробы - 3 ч, серии из 10 проб - 5 ч.

Принцип метода заключается в способности ионов двухвалентного железа образовывать с ортофенантролином в интервале 3-9 ед. рН комплексное соединение, окрашенное в оранжево-красный цвет после предварительного восстановления трехвалентного железа до двухвалентного солянокислым гидроксиламином в нейтральной или слабокислой среде. Измерение оптической плотности полученных растворов комплексного соединения проводят при длине волны 490 нм в кюветах с толщиной поглощающего свет слоя 50 мм.

Примечание - Определение массовой доли железа в продукте можно проводить по иным аттестованным методикам выполнения измерений (например, по ГОСТ 4011).

И.1 Средства измерений, вспомогательные устройства. Реактивы и материалы

И.1.1 Средства измерений, вспомогательные устройства

Весы лабораторные аналитические специального или высокого класса точности с наибольшим пределом взвешивания 320 г по ГОСТ OIML R 76-1 или по ГОСТ Р 53228.

Дозаторы медицинские лабораторные настольные (устанавливаемые на сосуд) или ручные, одноканальные с фиксированным или варьируемым объемом дозирования по ГОСТ 28311.

Дистиллятор или установка любого типа для получения воды для лабораторного анализа 2-й степени чистоты по ГОСТ Р 52501.

Таймер любой модели.

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр, позволяющий производить измерение при длине волны 490 нм в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 50 мм.

Примечание - Допустимо использовать другие средства измерения утвержденных типов, обеспечивающие измерения с установленной точностью и имеющие характеристики не хуже вышеуказанных.

И.1.2 Лабораторная посуда

Колбы мерные вместимостью 50, 100, 250, 500 и 1000 см³ по ГОСТ 1770-74, 2-го класса точности.

Мензурки стеклянные вместимостью 500 и 1000 см³ по ГОСТ 1770.

Пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5, 10 и 25 см³ по ГОСТ 29227, 2-го класса точности.

Пипетки с одной отметкой вместимостью 1, 2, 5, 10, 25 и 100 см³ по ГОСТ 29169, 2-го класса точности.

Стаканы из термически и химически стойкого стекла вместимостью 50, 100, 250, 600 и 1000 см³ по ГОСТ 25336.

Флаконы из прозрачного и темного стекла для хранения растворов реактивов вместимостью 100; 250 и 500 см³.

Цилиндр мерный вместимостью 50, 100 и 500 см³ по ГОСТ 1770, 2-го класса точности.

И.1.3 Реактивы и материалы

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или для лабораторного анализа по ГОСТ Р 52501 (2-й степени чистоты).

Гидроксиламина гидрохлорид, ч. д. а. по ГОСТ 5456.

Кислота соляная, ч. д. а. по ГОСТ 3118 или стандарт-титр C(HCl) = 0,1 моль/дм³ (0,1 н).

Натрий уксуснокислый 3-водный, ч. д. а. по ГОСТ 199.

Ортофенантролин.

И.1.4 Стандартные образцы

Стандартный образец состава водного раствора ионов железа (III) 1000 мг/дм³.

Примечание - Допускается использование оборудования, материалов и реактивов с характеристиками не хуже вышеуказанных.

И.2 Подготовка к выполнению измерений

И.2.1 Приготовление растворов

И.2.1.1 Раствор гидроксиламина гидрохлорида с массовой долей 10 %

(50,00  0,05) г гидроксиламина гидрохлорида растворяют в 450 см³ дистиллированной воды. Срок хранения раствора - 2 месяца при комнатной температуре.

И.2.1.2 Раствор ортофенантролина с массовой долей 0,2 %

(1,00  0,02) г ортофенантролина растворяют в 500 см³ дистиллированной воды. Срок хранения раствора - 1 месяц при комнатной температуре.

И.2.1.3 Раствор натрия уксуснокислого с массовой долей 20 %

(125,00  0,05) г натрия уксуснокислого 3-водного растворяют в 500 см³ дистиллированной воды и перемешивают. Срок хранения раствора - 1 месяц при комнатной температуре.

И.2.1.4 Основной градуировочный раствор ионов железа (III) с массовой концентрацией 10 мг/дм³

1 см³ раствора стандартного образца с массовой концентрацией ионов железа (III) 1000 мг/дм³ с помощью пипетки переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки, раствор тщательно перемешивают. Срок хранения раствора - 1 месяц при температуре 2-10 °С.

И.2.1.5 Раствор соляной кислоты молярной концентрации 1 моль/дм³

И.2.1.5.1 Приготовление из стандарт-титра.

Содержимое ампулы стандарт-титра (0,1 моль/см³) соляной кислоты переносят с мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и перемешивают.

И.2.1.5.2 Приготовление из концентрированной соляной кислоты

8,5 см³ концентрированной соляной кислоты добавляют в мерную колбу вместимостью 100 см³, содержащую приблизительно 30 см³ дистиллированной воды, и перемешивают. Доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения раствора - 2 месяца при комнатной температуре.

И.2.2 Установление градуировочной характеристики

В мерные колбы вместимостью 50 см³ пипетками вносят 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 см³ основного градуировочного раствора ионов железа (III) с массовой концентрацией 10 мг/дм³, что соответствует 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,10 мг ионов железа (III). В каждую колбу последовательно добавляют 1 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрации 1 моль/дм³, 2 см³ раствора гидроксиламина гидрохлорида, 2 см³ раствора уксуснокислого натрия и 2 см³ ортофенантролина, доводят раствор до метки дистиллированной водой. После добавления каждого реактива содержимое колб тщательно перемешивают. Одновременно готовят холостую пробу, используя дистиллированной воду, к которой приливают все реактивы кроме основного градуировочного раствора.

Через 15 мин измеряют на фотоэлектроколориметре оптическую плотность градуировочных растворов относительно холостой пробы при длине волны 490 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 50 мм.

По результатам измерений строят градуировочный график зависимости значения оптической плотности (ед. оптической плотности) от количества ионов железа (III) (мг).

Градуировочную характеристику устанавливают заново при смене партии любого из реактивов, после ремонта прибора, но не реже одного раза в три месяца.

И.2.3 Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят у каждой серии проб.

Норматив контроля в диапазоне от 0,005 мг до 0,05 мг - 10 %, в диапазоне св. 0,05 мг до 0,1 мг - 5 %.

Если условие стабильности градуировочной характеристики для одного градуировочного раствора не выполняется, необходимо выполнить повторное измерение для этого градуировочного раствора с целью исключения результата измерения, содержащего грубую погрешность.

Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют и устраняют причины нестабильности и повторяют контроль с использованием того же или других градуировочных растворов, предусмотренных методикой. Если и в этом случае обнаруживается отклонение результата от аттестованного значения, то градуировочную характеристику устанавливают заново.

И.3 Выполнение измерений

И.3.1 Приготовление раствора коагулянта (раствор А)

1-8 г порошка или жидкого коагулянта взвешивают в стакане вместимостью 50 см³ на аналитических весах с точностью до 0,0005 г. Навеску количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, растворяют в дистиллированной воде и после полного растворения коагулянта доводят объем раствора в колбе до метки - раствор А.

Примечание - Допускается брать для анализа другую навеску коагулянта в зависимости от марки или содержания железа. Если после растворения коагулянта раствор А получается мутный, содержит взвесь или имеет опалесценцию, раствор необходимо отфильтровать через фильтр "белая лента". Если после фильтрации мутность и опалесценция не исчезают, то из оптической плотности пробы нужно вычесть оптическую плотность пробы (фона) в том же разведении, в каком проводят определение железа.

И.3.2 Проведение анализа при определении содержания железа

10 см³ раствора А, приготовленного по И.3.1, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, добавляют 1 см³ раствора соляной кислоты, 2 см³ раствора гидроксиламина гидрохлорида, 2 см³ раствора уксуснокислого натрия, 2 см³ раствора ортофенантролина и доводят раствор в колбе до метки дистиллированной водой.

После добавления каждого реактива раствор в колбе перемешивают. Одновременно готовят холостую пробу с тем же количеством реактивов, используя вместо раствора А дистиллированную воду. Через 15 мин измеряют оптическую плотность анализируемого раствора на фотоэлектроколориметре по отношению к холостой пробе в кювете с толщиной поглощающего свет слоя 50 мм при длине волны 490 нм.

Примечание - При анализе ПОХА с высоким содержанием оксида алюминия рекомендуется увеличить объем добавляемой соляной кислоты до 3 см³.

Если измеренная оптическая плотность пробы выходит за верхнюю границу градуировочного графика, то для анализа берут меньший объем раствора А или проводят дополнительно его разбавление дистиллированной водой. Допустимо проводить десятикратное разбавление исходного раствора коагулянта (раствора А).

И.4 Обработка результатов измерений

Массовую долю железа X %, в коагулянтах в диапазоне измерений 0,005-0,100 % вычисляют по формуле

,

(И.1)

где m - масса навески коагулянта, г;

- количество ионов железа (III), найденное по градуировочному графику, мг;

- приготовленный объем раствора коагулянта (раствор А), см³;

- объем раствора коагулянта (раствор А), взятый для анализа, см³.

Массовую долю железа X, %, в коагулянтах в диапазоне измерений 0,1-1,0 % вычисляют по формуле

,

(И.2)

где m - масса навески коагулянта, г;

- количество ионов железа (III), найденное по градуировочному графику, мг;

- приготовленный объем раствора коагулянта (раствор А), см³;

- приготовленный объем раствора коагулянта (раствор Б), см³;

- объем раствора коагулянта (раствор А), взятый для анализа, см³;

- объем раствора коагулянта (раствор Б), взятый для анализа, см³.

При необходимости массовую долю железа в коагулянте можно представить в пересчете на содержание оксида железа (III) (Fe₂O₃).

Массовую долю железа в пересчете на оксид железа Y, %, вычисляют по формуле

,

(И.3)

где Х - массовая доля железа в коагулянте, %;

1,4297 - коэффициент пересчета железа на оксид железа (III).

И.5 Оформление результатов измерений

Результат измерений в протоколах, как правило, представляют в виде:

,

(И.4)

где - характеристика абсолютной погрешности результата измерения, %, которую рассчитывают по формуле

,

(И.5)

где - значение показателя точности, % (см. таблицу И.1).

Результаты заносят в протокол анализа с точностью:

- от 0,005 % до 0,01 % включ. - 0,0001 %;

- от 0,01 % до 0,1 % включ. - 0,001 %;

- от 0,1 % до 1,0 % включ. - 0,01 %.

За результат анализа принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений.