Kỹ thuật lấy mẫu và xử lý mẫu

Kỹ thuật hóa học lấy mẫu Bảo quản mẫu nước cho các chỉ tiêu được thực hiện theo TCVN 666332008. Nêu yêu cầu, dụng cụ, hóa chất, cách bảo quản mẫu và thời gian bảo quản mẫu tối đa sau khi bảo quản mẫu cho từng chỉ tiêu Trình bày kỹ thuật xử lý xác định hàm lượng P2O5 dễ tiêu trong quặng apatit

1.Giả sử số bao N=200 Khối lượng mẫu thử nghiệm tối đa B=500g cho k=3, n=3

a Tính số bao gói cần lấy?

b Khối lượng mẫu tối thiểu cần lấy?

c Xác định vị trí lấy mẫu? Dụng cụ lấy mẫu và chứa mẫu? Ghi thông tin trên nhãn dán

mẫu?

Trả lời:

a Số bao gói cần lấy A=3.3

√N=3√3200=18 bao

b Khối lượng mẫu tối thiểu cần lấy m= B

A 2

k n=500

18 2

3

.3=666,67 g

c *Vị trí lấy mẫu:

Các mẫu đơn được lấy trong các bao, thùng, hộp carton phân bổ ngẫu nhiên vị trí trên, giữa, dưới,

trong và ngoài của lô phân bón

*Dụng cụ lấy mẫu

Ống xăm là ống hình trụ có các kích cỡ khác nhau tùy thuộc vào kích thước đơn vị bao gói của lô

phân bón, dùng để lấy các loại phân bón dạng rắn (hạt, viên, bột) được đựng trong bao hoặc trong

đống Ống xăm phải có độ dài đủ để xuyên hết đường chéo bao hoặc độ sâu của đống phân bón

Đường kính rãnh ống xăm ít nhất phải lớn hơn 3 lần đường kính hạt hoặc viên sản phẩm

*Dụng cụ chứa mẫu:

chứa mẫu trong bao bì làm bằng nylon, giấy chống ẩm (Nếu sử dụng túi nylon để chứa mẫu thì

phải loại bỏ không khí ra ngoài, buộc chặt)

*Ghi thông tin trên nhãn dán mẫu:

Thông tin viết trên nhãn hoặc viết trực tiếp trên bao đựng mẫu phải không tẩy xóa được; dấu sử

dụng không được thôi nhiễm vào mẫu và làm thay đổi bản chất của mẫu

Thông tin trên nhãn phải được ghi đầy đủ các nội dung bắt buộc sau: Mã số mẫu, tên cơ sở được

lấy mẫu, tên phân bón, số hiệu lô hàng, ngày tháng năm sản xuất, địa điểm lấy mẫu và ngày tháng

năm lấy mẫu, họ tên và chữ ký người lấy mẫu

2 Bảo quản mẫu nước cho các chỉ tiêu được thực hiện theo TCVN 6663-3-2008 Nêu yêu

cầu, dụng cụ, hóa chất, cách bảo quản mẫu và thời gian bảo quản mẫu tối đa sau khi bảo

quản mẫu cho từng chỉ tiêu?

STT Chỉ tiêu Dụng cụ chứa mẫu Phương pháp bảo quản Thời gian bảo quản tối đa

1 COD Nhựatinh hoặc thủy Axit hóa về pH = 1 – 2bằng H2SO4 6 tháng

2 NH 4+ Nhựatinh hoặc thủy Axit hóa về pH = 1 – 2bằng H2SO4 21 ngày

bằng HNO3

1 tháng

4 Mn PE, PP, FEP Axit hóa về pH = 1 – 2bằng HNO3 1 tháng

bằng HNO3

6 tháng

bằng HNO3

6 tháng

tinh borosilicat

Axit hóa về pH = 1 – 2 bằng HNO3

4 ngày

tinh borosilicat

Axit hóa về pH = 1 – 2

bằng HNO3

6 tháng

tinh borosilicat

Axit hóa về pH = 1 – 2 bằng HNO3

6 tháng

bằng HNO3 hoặc HCl

1 tháng

tinh

Axit hóa về pH = 1 – 2 bằng HCl

7 ngày

tinh

Làm lạnh 2 – 5oC 24 giờ

14

tinh/ thủy

tinh borosilicat

Axit hóa về pH = 1 – 2 bằng HNO3

1 tháng

15 NKjeldahl)tổng (N Nhựa hoặc thủy

tinh borosilicat

Axit hóa về pH = 1 – 2 bằng H2SO4

21 ngày

16 Phi kim (Hầu hếtcác phi kim) PE hoặc thủy tinh Không có 1 tháng PE: polyetylen; PP: polypropylen: FEP: perfloro

(Tham khảo bảng trong TCVN 6663-3:2016)

3 *Phân tích đá vôi

* Phân tích đất sét

*Xử lý mẫu rau để xác định As

Mẫu thử → Phân hủy mẫu bằng HNO3, đậy nắp kín, đun khoảng 2h ở 150℃ →Để nguội, định

mức 100ml → Thêm 1ml dd Mg(NO3)2→Đun cạn→Nung mẫu ở 450℃ để oxi hóa các hợp chất

cacbon và phân hủy Mg(NO3)2 → Hòa tan phần cặn bằng 2ml ddHCl → Thêm 1ml KI để yên vài phút → Nắp bình hóa hơi hydrua vào máy AAS điều chỉnh thông số máy phù hợp → Thêm 2ml NaBH4 vào cốc thuốc thử của bình tạo khí

4 * Quặng apatit

Câu 7: Trình bày kỹ thuật xử lý xác định hàm lượng P2O5 dễ tiêu trong quặng apatit?

a Theo phương pháp khối lượng

* Nguyên tắc:

- Phá mẫu quặng apatit bằng nước cường thủy (HNO3 đặc: HCl đặc = 1:3), cô khô mẫu, tiếp tục hòa tan bằng dung dịch HCl và nước cất, tiến hành lọc, rửa thu được 2 phần: dung dịch lọc và phần kết tủa chứa keo silic H2SiO3, tạp chất không tan Phần dung dịch lọc có chứa PO3-, kết tủa hoàn toàn PO3- dưới dạng MgNH4PO4 bằng thuốc thử magie (gồm MgCl2 và NH4Cl) trong môi trường NH3 Lọc, rửa sạch kết tủa sau đó đem nung ở 1000±50oC đến khối lượng không đổi được Mg2P2O7, đem cân Từ đó xác định hàm lượng P2O5 toàn phần

- Phương trình phản ứng:

PO43- + 3H+ + Mg2+ + 3NH3 + 6H2O ⟶ MgNH4PO4 6H O ↓ + 2NH4+

2MgNH4PO4.6H2O → Mg2P2O7 ↓ + 2NH3↑ + 7H2O

* Điều kiện tiến hành:

- Loại bỏ silic và tạp chất không tan trước khi xác định

- Loại bỏ ion Fe3+ và Al3+ bằng amoni xitrat vì hai ion trên tạo kết tủa trong môi trường kiềm

- MgNH4PO4 hạt mịn, có tính kiềm, dễ tan trong dung dịch nước nên phải tạo kết tủa trong dung dịch nguội loãng, môi trường kiềm yếu (dung dịch NH3)

- Vai trò của thuốc thử magie: MgCl2 có tác dụng tạo kết tủa MgNH4PO4, NH4Cl có tác dụng tạo hệ đệm amoni tránh Mg(OH)2 kết tủa gây sai số

- Không cho NH4Cl dư nhiều vì khi đó sẽ tạo thành kết tủa không xác định Mg(NH4)2(PO4)2 to gây sai số 2Mg(NH4)2(PO4)2 → Mg2P2O7 ↓ + P2O5 ↓ + 4NH3 ↑ + 4H2O

- Giai đoạn tạo mần kết tủa MgNH4PO4 khó và lâu do vậy phải vừa thêm thuốc thử vừa khuấy

- Vì MgNH4PO4 là kết tủa hạt mịn nên cần lọc lấy toàn bộ kết tủa bằng giấy lọc băng xanh không tàn

- Rửa sạch kết tủa bằng dung dịch NH3 2,5%

- Nung ở 1000±50oC

- Để nguội trong bình hút ẩm và cân nhanh vì kết tủa dễ hút ẩm trong không khí gây sai số

b Theo phương pháp thể tích

* Nguyên tắc

- Phá mẫu quặng apatit bằng nước cường thủy (HNO3 đặc: HCl đặc = 1:3), cô khô mẫu, tiếp tục hòa tan bằng dung dịch HCl và nước cất, tiến hành lọc, rửa thu được 2 phần: dung dịch lọc và phần kết tủa chứa keo silic H2SiO3, tạp chất không tan Phần dung dịch lọc có chứa PO43-, kết tủa hoàn toàn PO43- bằng thuốc thử amoni molipdat (NH4)2MoO4 được kết tủa (NH4)3H4[P(Mo2O7)6] (màu vàng)

- Hòa tan hoàn toàn kết tủa bằng dung dịch NaOH tiêu chuẩn dư

- Chuẩn độ NaOH dư bằng dung dịch HCl tiêu chuẩn theo chỉ thị phenolphtalein tới khi dung dịch mất màu hồng

=> Xác định hàm lượng P2O5 toàn phần

- Phương trình phản ứng:

PO 3- + 12MoO 2- + 24H+ + 3NH + ⟶ (NH ) H [P(Mo O ) ] ↓ + 10H O

2(NH4)3H4[P(Mo2O7)6] ↓ + 46NaOH ⟶ (NH4)2MoO4 + 2(NH4)2HPO4 + 23Na2MoO4+ 26H2O

NaOH + HCl ⟶ NaCl + H2O

* Điều kiện tiến hành

- Loại bỏ silic và tạp chất không tan

- F- có trong thành phần quặng apatit có thể gây cản trở do tạo thành CaF2 gây sai số Loại

bỏ F- bằng cách thêm dung dịch H3BO3 bão hòa, đun sôi dung dịch:

4HF + H3BO3 ⟶ HBF4 + 3H2O

- Si và As ở hàm lượng lớn cũng dễ hình thành kết tủa giống P như (NH4)3H4[Si(Mo2O7)6], khi gặp thành phần khử sẽ tạo thành phức màu xanh ảnh hưởng đến quá trình xác định Do vậy loại bỏ bằng cách cô khô mẫu với nước cường thủy thì Si tách ra dưới dạng keo silic còn As bay hơi dưới dạng AsH3 (đã loại xong)

- Kết tủa hạt mịn và dễ hấp phụ các ion lạ Do đó cần tạo kết tủa trong điều kiện dung dịch loãng, nóng, lượng thuốc thử (NH4)2MoO4 cho dư vừa phải và tăng cường chất điện ly mạnh NH4NO3 để tăng vận tốc tạo kết tủa Tuy nhiên nếu cho dư NH4NO3 làm tăng nồng độ NH + thì lại sinh ra kết tủa không xác định Mg(NH4)2(PO4)2 làm ảnh hưởng đến quá trình phân tích

- Kết tủa vàng dễ bị keo nên quá trình tạo kết tủa tránh việc khuấy trộn mạnh

- Rửa kết tủa bằng dung dịch loãng của các chất điện ly mạnh trung tính như KNO3 hoặc NaNO3 để hạn chế kết tủa tan, rửa phải sạch axit để tránh gây sai số khi chuẩn độ

pH = 8 – 9 nên dùng chỉ thị phenolphtalein (pT = 9)

Câu 13: Trình bày kỹ thuật xử lý mẫu xi măng xác định hàm lượng Al2O3 bằng phương pháp chuẩn độ phức chất EDTA

Kích thước mẫu, điều kiện của mẫu trước khi xử lý mẫu

- Kích thước mẫu: gia công đến kích thước d ≤ 0,063 mm

- Điều kiện: mẫu phải được sấy khô trong tủ sấy ở 100oC sau đó nghiền mịn

Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

- Dụng cụ, thiết bị: bếp điện, cốc thủy tinh, bát sứ, giấy lọc, các dụng cụ thủy tinh,…

- Hóa chất: HCl đặc, NH4Cl tinh thể, NaOH tinh thể, NH3 đặc, EDTA, kali xyanua, kali hidroxit, AgNO3, ETOO,…

Các điều kiện hòa tan mẫu, loại bỏ SiO2 và CKT

* Điều kiện hòa tan mẫu

- Hòa tan mẫu bằng HCl đặc:

CaSiO3 + 2HCl ⟶ CaCl2 + H2SiO3 ↓

MgO + 2HCl ⟶ MgCl2 + H2O

Fe2O3 + 6HCl ⟶ 2FeCl3 + 3H2O

Al2O3 + 6HCl ⟶ 2AlCl3 + 3H2O

TiO2 + 4HCl ⟶ TiCl4 + 2H2O

- Cô khô để đuổi nước trong nhân keo, làm các hạt keo dễ kết tủa khi hòa tan mẫu sau khi

cô khô

- Nhiệt độ cô khô mẫu phải < 110oC, đây là nhiệt độ sôi của HCl Nếu cô khô ở nhiệt độ lớn hơn làm cho HCl bay hơi sẽ ảnh hưởng tới quá trình hòa tan các oxit kim loại trong mẫu làm không triệt để

- Trong quá trình cô khô mẫu người ta cho thêm NH4Cl có tác dụng làm trung hòa điện tích của hạt keo, làm cho hạt keo silic dễ kết tủa

- Mẫu sau khi cô khô được hòa tan bằng HCl để tạo môi trường axit làm muối dễ hòa tan

* Loại bỏ SiO2 và CKT

Mẫu sau khi hòa tan bằng HCl thì để lắng Đem lọc qua giấy băng xanh, rửa giấy lọc bằng nước cất nóng đến khi hết Cl- (thử bằng AgNO3) Dung dịch nước lọc thu được chứa các ion Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, Ti4+

Loại bỏ các ion gây ảnh hưởng Fe3+, Ti4+, Mg2+ bằng NaOH đặc, dư

Lọc, định mức được dung dịch C

 Xác định Al2O3

Tạo phức với EDTA pH 5,5

Chuẩn độ lần 1: Chuẩn độ EDTA dư bằng Zn(CH3COO)2/ XO

Thêm NaF giải phóng EDTA tạo phức với nhôm

Al3+ + H2Y2- → AlY- + 2H+

Zn2+ + H2Y2- → ZnY- + 2H+

AlY- + 6F- + 2H+ → H2Y2- +

[AlF6]3-Chuẩn độ lần 2: [AlF6]3-Chuẩn độ EDTA mới sinh ra bằng Zn(CH3COO)2/XO

Zn2+ + H2Y2- → ZnY- + 2H+

b Phương pháp đo quang

- Nguyên tắc: Loại Mg2+ và Ca2+ bằng cách dùng NH3 để kết tủa Al3+, sau đó lại hòa tan kết tủa bằng HCl Tách Al3+ ra khỏi các nguyên tố ảnh hưởng như sắt, titan,… bằng kiềm mạnh Tạo phức của Al3+ với thuốc thử Aluminon ở pH = 4,2 có màu vàng Đem đo quang ở bước sóng 530 – 535 nm Từ đó xác định được hàm lượng Al2O3

- Phương trình phản ứng: (Giống các phương trình loại bỏ Ca2+, Mg2+, Fe3+, Ti4+)

Al3+ + Aluminon ⇌ Phức màu vàng

Câu 14: Nguyên tắc, các điều kiện xử lý mẫu để xác định hàm lượng MgO, CaO, SiO2 trong

xi măng bằng chuẩn độ EDTA

a Nguyên tắc xử lý mẫu xi măng

Dùng kỹ thuật vô cơ hóa ướt bằng cách mẫu được hòa tan bằng HCl đặc rồi cô khô mẫu Hòa tan mẫu, lọc loại bỏ SiO2 và CKT thu được dung dịch chứa các ion gồm: Fe3+, Ca2+, Al3+, Mg2+, Ti4+ Tiếp tục loại bỏ các ion Fe3+, Al3+, Ca2+, Ti4+ thu được dung dịch Mg2+

b Kích thước mẫu, điều kiện của mẫu trước khi xử lý mẫu

- Kích thước mẫu: gia công đến kích thước d ≤ 0,063 mm

- Điều kiện: mẫu phải được sấy khô trong tủ sấy ở 100oC sau đó nghiền mịn

c Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

- Dụng cụ, thiết bị: bếp điện, cốc thủy tinh, bát sứ, giấy lọc, các dụng cụ thủy tinh,…

- Hóa chất: HCl đặc, NH4Cl tinh thể, NaOH tinh thể, NH3 đặc, EDTA, kali xyanua, kali hidroxit, AgNO3, ETOO,…

d Các điều kiện hòa tan mẫu, loại bỏ SiO2 và CKT

* Điều kiện hòa tan mẫu

- Hòa tan mẫu bằng HCl đặc:

CaSiO3 + 2HCl ⟶ CaCl2 + H2SiO3 ↓

MgO + 2HCl ⟶ MgCl2 + H2O

Fe2O3 + 6HCl ⟶ 2FeCl3 + 3H2O

Al2O3 + 6HCl ⟶ 2AlCl3 + 3H2O

- Cô khô để đuổi nước trong nhân keo, làm các hạt keo dễ kết tủa khi hòa tan mẫu sau khi

cô khô

- Nhiệt độ cô khô mẫu phải < 110oC, đây là nhiệt độ sôi của HCl Nếu cô khô ở nhiệt độ lớn hơn làm cho HCl bay hơi sẽ ảnh hưởng tới quá trình hòa tan các oxit kim loại trong mẫu làm không triệt để

- Trong quá trình cô khô mẫu người ta cho thêm NH4Cl có tác dụng làm trung hòa điện tích của hạt keo, làm cho hạt keo silic dễ kết tủa

- Mẫu sau khi cô khô được hòa tan bằng HCl để tạo môi trường axit làm muối dễ hòa tan

* Loại bỏ SiO2 và CKT

Mẫu sau khi hòa tan bằng HCl thì để lắng Đem lọc qua giấy băng xanh, rửa giấy lọc bằng nước cất nóng đến khi hết Cl- (thử bằng AgNO3) Dung dịch nước lọc thu được chứa các ion Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, Ti4+

e Loại bỏ các ion gây ảnh hưởng Fe3+, Al3+, Ti4+, Mg2+

- Loại bỏ Fe3+, Al3+, Ti4+, Mg2+ bằng cách tạo hidroxit Cho dung dịch NH3 có mặt NH4Cl đun đến nhiệt độ 70 – 80oC, sôi trong 1 giờ

Fe3+ + 3NH3 + 3H2O ⟶ Fe(OH)3 + 3NH4+

Al3+ + 3NH3 + 3H2O ⟶ Al(OH)3 + 3NH4+

Ti4+ + 4NH3 + 4H2O ⟶ Ti(OH)4 + 4NH4+

Mg2+ + 2NH3 + 2H2O ⟶ Mg(OH)2 + 2NH4+

- Ban đầu có xuất hiện Mg(OH)2 tuy nhiên khi đun sôi 1 giờ có mặt NH4+ thì Mg(OH)2 tan ra 1 Mg(OH)2 + 2NH4+ ⟶ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O

- Đem lọc bằng giấy lọc băng xanh loại bỏ kết tủa thu được dung dịch chứa Ca2+, Mg2+

- Điều chỉnh pH = 10 bằng KOH rồi đem chuẩn độ bằng EDTA với chỉ thị ETOO

- Xác định tổng CaO và MgO rồi trừ đi hàm lượng CaO thì ra hàm lượng MgO

Câu 11: Nguyên tắc, điều kiện tiến hành xác định hàm lượng CaO trong xi măng?

a Nguyên tắc xử lý mẫu xi măng

Dùng kỹ thuật vô cơ hóa ướt bằng cách mẫu được hòa tan bằng HCl đặc rồi cô khô mẫu Hòa tan mẫu, lọc loại bỏ SiO2 và CKT thu được dung dịch chứa các ion gồm: Fe3+, Ca2+, Al3+, Mg2+, Ti4+ Tiếp tục loại bỏ các ion Fe3+, Al3+, Mg2+, Ti4+ thu được dung dịch Ca2+

b Kích thước mẫu, điều kiện của mẫu trước khi xử lý mẫu

- Kích thước mẫu: gia công đến kích thước d ≤ 0,063 mm

- Điều kiện: mẫu phải được sấy khô trong tủ sấy ở 100oC sau đó nghiền mịn

c Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

- Dụng cụ, thiết bị: bếp điện, cốc thủy tinh, bát sứ, giấy lọc, các dụng cụ thủy tinh,…

- Hóa chất: HCl đặc, NH4Cl tinh thể, NaOH tinh thể, NH3 đặc, EDTA, kali xyanua, kali hidroxit, fluorexon, AgNO3,…

d Các điều kiện hòa tan mẫu, loại bỏ SiO2 và CKT

* Điều kiện hòa tan mẫu

- Hòa tan mẫu bằng HCl đặc:

CaSiO3 + 2HCl ⟶ CaCl2 + H2SiO3 ↓

MgO + 2HCl ⟶ MgCl2 + H2O

Fe2O3 + 6HCl ⟶ 2FeCl3 + 3H2O

Al2O3 + 6HCl ⟶ 2AlCl3 + 3H2O

TiO2 + 4HCl ⟶ TiCl4 + 2H2O

- Cô khô để đuổi nước trong nhân keo, làm các hạt keo dễ kết tủa khi hòa tan mẫu sau khi

cô khô

- Nhiệt độ cô khô mẫu phải < 110oC, đây là nhiệt độ sôi của HCl Nếu cô khô ở nhiệt độ lớn hơn làm cho HCl bay hơi sẽ ảnh hưởng tới quá trình hòa tan các oxit kim loại trong mẫu làm không triệt để

- Trong quá trình cô khô mẫu người ta cho thêm NH4Cl có tác dụng làm trung hòa điện tích của hạt keo, làm cho hạt keo silic dễ kết tủa

- Mẫu sau khi cô khô được hòa tan bằng HCl để tạo môi trường axit làm muối dễ hòa tan

* Loại bỏ SiO2 và CKT

Mẫu sau khi hòa tan bằng HCl thì để lắng Đem lọc qua giấy băng xanh, rửa giấy lọc bằng nước cất nóng đến khi hết Cl- (thử bằng AgNO3) Dung dịch nước lọc thu được chứa các ion Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, Ti4+

e Loại bỏ các ion gây ảnh hưởng Fe3+, Al3+, Ti4+, Mg2+

- Loại bỏ Fe3+, Al3+, Ti4+, Mg2+ bằng cách tạo hidroxit Cho dung dịch NH3 có mặt NH4Cl đun đến nhiệt độ 70 – 80oC, sôi trong 1 giờ

Fe3+ + 3NH3 + 3H2O ⟶ Fe(OH)3 + 3NH4+

Al3+ + 3NH3 + 3H2O ⟶ Al(OH)3 + 3NH4+

Ti4+ + 4NH3 + 4H2O ⟶ Ti(OH)4 + 4NH4+

Mg2+ + 2NH3 + 2H2O ⟶ Mg(OH)2 + 2NH +

- Ban đầu có xuất hiện Mg(OH)2 tuy nhiên khi đun sôi 1 giờ có mặt NH4+ thì Mg(OH)2 tan ra 1 Mg(OH)2 + 2NH4+ ⟶ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O

- Đem lọc bằng giấy lọc băng xanh loại bỏ kết tủa thu được dung dịch chứa Ca2+, Mg2+

- Loại bỏ Mg2+ bằng cách điều chỉnh pH > 12 bằng NaOH 1 Mg2+ + 2OH- ⟶ Mg(OH)2

- Lọc lấy dung dịch chứa Ca2+ đem chuẩn độ bằng EDTA