4 اصل روش آزمون
ماده مورد آزمون باید در جریان هوای خشک حرارت داده شود و گازها در محلول هیدروکسید سدیم 0,1 M موجود در بطریهای شستوشو جذب شوند. سپس مقدار اسید هالوژنه باید با اسیدیکردن محلول با اسید نیتریک، افزودن حجم معینی از محلول نیترات نقره 0,1 M و تیترکردن برگشتی مقدار اضافی آن با تیوسیانات آمونیوم 0,1 M، با استفاده از سولفات آمونیوم فریک بهعنوان شناساگر، تعیین شود.
یادداشت 1 میتوان از سایر روشهای تجزیهای با حداقل دقت مشابه استفاده کرد، اما در صورت بروز اختلاف، باید از روش ارائهشده در این استاندارد استفاده شود.
یادداشت 2 اگرچه در این روش تجزیهای هم کلرید هیدروژن و هم برومید هیدروژن شناسایی میشوند، مقدار اسید هالوژنه بهگونهای گزارش میشود که گویی تمام اسید هالوژنه، کلرید هیدروژن است.
5 دستگاه آزمون
5.1 کلیات
دستگاه در شکلهای 1 تا 5 نشان داده شده است.
مجموعه اجزای تشکیلدهنده دستگاه آزمون باید کاملاً آببندی و بدون نشتی باشد. فاصلههای اتصال بین لوله شیشه کوارتز و بطری اول و نیز بین بطریهای بعدی باید تا حد امکان کوتاه باشند. برای این اتصالات باید از لولههای شیشهای یا لاستیک سیلیکونی استفاده شود.
یادداشت 1 در سمت خروجی لوله شیشه کوارتز و تا حد امکان نزدیک به انتهای آن، مجاز است برای کمک به جمعآوری میعانات، تودهای از پشم سیلیکا قرار داده شود.
یادداشت 2 برای افزایش ایمنی، یعنی جلوگیری از برگشت آب به داخل لوله شیشه کوارتز، میتوان یک بطری خالی سوم، با همان اندازه بطریهای شستوشوی گاز، پیش از بطریهای شستوشوی گاز قرار داد.
5.2 کوره لولهای
طول ناحیه حرارتی کوره باید در محدوده 480 mm تا 620 mm و قطر داخلی آن باید در محدوده 38 mm تا 62 mm باشد. کوره باید به یک سیستم گرمایش الکتریکی قابل تنظیم مجهز باشد.
5.3 لوله شیشه کوارتز
برای آزمون، یک لوله شیشه کوارتز باید داخل کوره لولهای قرار داده شود. لوله باید تقریباً هممرکز با کوره باشد. لوله باید در برابر اثر گازهای خورنده مقاوم باشد. قطر داخلی لوله باید در محدوده 30 mm تا 46 mm باشد. لوله باید در سمت ورودی کوره به طولی بین 60 mm تا 200 mm و در سمت خروجی به طولی بین 60 mm تا 100 mm بیرونزدگی داشته باشد. لقی اولیه باید امکان انبساط حرارتی را فراهم کند. برای اندازهگیری طولهای بیرونزدگی، لوله باید بهعنوان بخشی با قطر اساساً ثابت در نظر گرفته شود.
یادداشت قطر خارجی لوله باید با توجه به قطر داخلی کوره لولهای انتخاب شود. پیش از هر آزمون، لوله باید در تمام طول خود با کلسینهکردن در دمای تقریبی 950 °C تمیز شود.
5.4 قایقکهای احتراق
قایقک احتراق باید از جنس چینی، کوارتز ذوبشده یا سنگ صابونی ساخته شده و ابعاد زیر را داشته باشد:
– طول خارجی: در محدوده 45 mm تا 100 mm؛
– عرض خارجی: در محدوده 12 mm تا 30 mm؛
– عمق داخلی: در محدوده 5 mm تا 10 mm
یادداشت ابعاد قایقک باید با توجه به قطر داخلی لوله کوارتز انتخاب شود. روش ترجیحی برای واردکردن قایقک احتراق به داخل لوله شیشه کوارتز در شکل 1 نشان داده شده است.
پیش از هر آزمون، قایقک احتراق باید شسته و بهمدت 4 h در کوره موفل و در دمای تقریبی 950 °C کلسینه شود؛ سپس باید داخل دسیکاتور قرار گرفته و تا دمای محیط سرد شود. پس از آن، قایقک احتراق باید با دقت 0,1 mg وزن شود. این وزن، m1، باید ثبت شود.
5.5 وسایل حبابزنی گازها
در خروجی لوله شیشه کوارتز، گازهای تولیدشده باید از دو بطری شستوشو عبور داده شوند (شکل 2 را ببینید) که هر یک حداقل حاوی 220 ml محلول هیدروکسید سدیم 0,1 M هستند. برای ایجاد حرکت چرخشی مناسب و جذب مؤثر گازهای احتراق، باید یک همزن مغناطیسی در نخستین بطری شستوشوی گاز قرار داده شود. لولههای واردشونده به بطریهای شستوشو باید در نوک خود حداکثر قطر داخلی 5 mm داشته باشند تا به جذب کمک شود. ارتفاع مایع از بالای انتهای لوله باید در هر بطری (110 ±10) mm باشد.
یادداشت استفاده از یک بطری شیشهای استاندارد آزمایشگاهی با قطر داخلی تقریباً 50 mm امکان برآوردهکردن این الزام را فراهم میکند.
گاز مورد استفاده برای احتراق باید هوا باشد.
دبی هوای واردشده به لوله شیشه کوارتز باید متناسب با سطح مقطع داخلی واقعی لوله تنظیم شود، بهگونهای که سرعت هوای عبوری از روی نمونه تقریباً
تأمین هوای ورودی باید با استفاده از یک شیر سوزنی تنظیم و کنترل شود و دبی جریان با فلومتر دارای محدوده مناسب پایش شود.
هوای تأمینشده باید با استفاده از یکی از روشهای زیر انتخاب شود:
روش 1
در این روش از هوای مصنوعی یا هوای فشرده موجود در کپسول استفاده میشود. هوا باید از سمت ورودی لوله شیشه کوارتز وارد شود (شکل 3 را ببینید).
روش 2
در این روش از هوای فشرده آزمایشگاه استفاده میشود. هوا باید از سمت ورودی لوله شیشه کوارتز وارد شده و فیلتر و خشک شود (شکل 4 را ببینید).
روش 3
در این روش از هوای محیط آزمایشگاه استفاده میشود. هوا باید فیلتر و خشک شود. در این حالت، مخلوط هوا و گاز احتراق باید بهوسیله یک پمپ مکش شود. (شکل 5 را ببینید.)
5.7 ترازوی تحلیلی
ترازو باید دارای دقت ±0,1 mg باشد.
5.8 ظروف شیشهای آزمایشگاهی
برای تیترکردن، ظروف شیشهای آزمایشگاهی زیر باید در دسترس باشند:
– پیپت 20 ml؛
– پیپت 100 ml؛
– بالن حجمی یکخطه مطابق ISO 1042 با ظرفیت 1000 ml؛
– ارلن با ظرفیت 250 ml تا 500 ml؛
– بورت مطابق ISO 385-1.
5.9 مواد شیمیایی
برای تجزیه باید از مواد شیمیایی با کیفیت تحلیلی شناختهشده استفاده شود. آب دمینرالیزه یا مقطر باید حداقل دارای خلوص Grade 3 مطابق ISO 3696 باشد.
a) اسید نیتریک غلیظ: حدود 65 %، با چگالی نسبی ρ تقریباً برابر با 1,40 g/ml؛
b) اسید نیتریک، تقریباً 6 M؛
c) نیترات نقره 0,1 M؛
d) نیتروبنزن، تولوئن یا ایزوآمیل الکل؛
e) محلول تقریباً 40 درصد وزنی/حجمی سولفات آمونیوم فریک؛
f) محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M.
هشدار نیتروبنزن بسیار سمی محسوب میشود. تولوئن یا ایزوآمیل الکل گزینههای ایمنتری هستند.
6 نمونه آزمون
6.1 کلیات
دو نمونه آزمون، که هر یک شامل (750 ± 250) mg از ماده مورد آزمون هستند، باید آماده شوند. هر نمونه آزمون باید از نمونهای نماینده از ماده برداشته شود. هر نمونه آزمون باید به تعدادی قطعه کوچکتر بریده شود.
یادداشت قطعاتی با حداکثر بُعد 3 mm مناسب تشخیص داده شدهاند.
6.2 آمادهسازی نمونه آزمون
نمونههای آزمون آمادهشده باید حداقل بهمدت 16 h در دمای (23 ±2) °C و رطوبت نسبی (50 ± 5) % آمادهسازی شوند.
6.3 جرم نمونه آزمون
قایقک احتراق را با دقت 0,1 mg وزن کنید (بند 5.4 را ببینید). پس از آمادهسازی، نمونه آزمون را داخل قایقک احتراق قرار داده و بهطور یکنواخت در کف قایقک پخش کنید؛ سپس قایقک را با دقت 0,1 mg وزن کنید. وزن (m2) باید ثبت شود.
جرم m نمونه آزمون باید بهصورت زیر محاسبه شود:
7 روش آزمون
7.1 کلیات
روش آزمون و تعیین مقدار باید برای هر نمونه آزمون انجام شود.
7.2 دستگاه و آرایش آزمون
روش آزمون تعریفشده در این بند باید با استفاده از دستگاه شرحدادهشده در بند 5 انجام شود.
7.3 روش گرمایش
7.3.1 تعیین برنامه گرمایش
قایقک احتراق خالی باید داخل لوله شیشه کوارتز قرار داده شده و تقریباً در مرکز کوره لولهای جایگذاری شود.
دبی هوا باید با استفاده از شیر سوزنی تا مقدار مشخصشده در 5.6 تنظیم شده و در طول تعیین برنامه ثابت نگه داشته شود.
یک ترموکوپل یا وسیله مناسب دیگری برای اندازهگیری دما، که بهطور مناسب در برابر خوردگی محافظت شده است، در محل نمونه داخل قایقک احتراق خالی قرار دهید. قایقک احتراق باید طی مدت (40 ± 5) min با نرخ گرمایش تقریباً یکنواخت حرارت داده شود تا دمای ثبتشده توسط ترموکوپل به (800 ± 10) °C برسد؛ پس از آن باید این دما بهمدت (20 ± 1) min حفظ شود.
بر اساس این روش، برنامه گرمایشی را تعیین کنید؛ بهگونهای که دستیابی به نرخ گرمایش و دمای موردنیاز نمونه آزمون تضمین شود.
7.3.2 روش گرمایش نمونه آزمون
قایقک احتراق حاوی نمونه آزمون باید داخل لوله شیشه کوارتز قرار داده شده و تقریباً در مرکز کوره لولهای جایگذاری شود.
دبی هوا باید با استفاده از شیر سوزنی تا مقدار مشخصشده در 5.6 تنظیم شده و در طول آزمون ثابت نگه داشته شود. نمونه آزمون باید با استفاده از برنامه گرمایشی تعیینشده در 7.3.1 حرارت داده شود.
هشدار اپراتور باید اقدامات احتیاطی لازم، مانند استفاده از محافظ چشم و لباس محافظ مناسب، را رعایت کند؛ زیرا برخی مواد بهسرعت مشتعل میشوند و میتوانند موجب «پسزدگی» گازهای داغ شوند. همچنین باید برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار در سیستم و فراهمکردن امکان تخلیه گازهای خروجی دقت شود. راهنمای جلوگیری از «پسزدگی» در یادداشت 2 بند 5.1 ارائه شده است.
7.4 روش شستوشو
پس از انجام روش گرمایش، تمام بطریهای مورد استفاده باید جدا شده و محتویات آنها به داخل یک بالن حجمی 1 000 ml شسته شود. با استفاده از آب مقطر یا دمینرالیزه، بطریها، اتصالات و پس از سردشدن، انتهای لوله شیشه کوارتز، شامل پشم سیلیکا در صورت استفاده، نیز باید به داخل بالن شسته شوند و حجم محتویات به 1 000 ml رسانده شود.
7.5 تعیین مقدار اسید هالوژنه
7.5.1 آزمون شاهد
پیش از انجام آزمون روی نمونه آزمون، باید یک آزمون شاهد با استفاده از روش آزمون ارائهشده در 7.3.2، اما بدون نمونه آزمون در قایقک احتراق، انجام شود.
پس از سردشدن تا دمای محیط، 200 ml از محلول باید با استفاده از یک پیپت مناسب داخل ارلن اندازهگیری شود و مواد شیمیایی زیر بهترتیب افزوده شوند:
a) تقریباً 4 ml اسید نیتریک غلیظ؛
b) 20 ml نیترات نقره 0,1 M، اندازهگیریشده با پیپت؛
c) تقریباً 3 ml از یکی از مواد نیتروبنزن، تولوئن یا ایزوآمیل الکل.
محتویات باید بهخوبی تکان داده شوند تا تجمع و پوشش هالید نقره تشکیلشده در اثر واکنش حاصل شود.
سپس باید 1 ml محلول آبی 40 % (وزنی/حجمی) سولفات آمونیوم فریک، حاوی چند قطره اسید نیتریک 6 M، افزوده و کل محتویات با یکدیگر مخلوط شوند. سپس محلول باید با محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M و با استفاده از بورت تیتر شود و کل محتویات بهشدت تکان داده یا هم زده شوند. نقطه پایانی، نقطه پایانی قرمز تیترکردن است. حجم B محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M باید ثبت شود.
یادداشت توصیه میشود آزمون شاهد پیش از هر کارزار آزمون و هر زمان که استفاده از یک دسته جدید محلول هیدروکسید سدیم، محلول نیترات نقره، محلول تیوسیانات آمونیوم یا آب مقطر یا دمینرالیزه آغاز میشود، انجام شود.
7.5.2 آزمون ماده
روش آزمون ارائهشده در 7.3.2 باید با وجود نمونه آزمون در قایقک احتراق انجام شود.
پس از سردشدن تا دمای محیط، 200 ml از محلول باید با استفاده از یک پیپت مناسب داخل ارلن اندازهگیری شود و مواد شیمیایی زیر بهترتیب افزوده شوند:
a) تقریباً 4 ml اسید نیتریک غلیظ؛
b) 20 ml نیترات نقره 0,1 M، اندازهگیریشده با پیپت؛
c) تقریباً 3 ml از یکی از مواد نیتروبنزن، تولوئن یا ایزوآمیل الکل.
محتویات باید بهخوبی تکان داده شوند تا تجمع و پوشش هالید نقره تشکیلشده در اثر واکنش حاصل شود.
سپس باید 1 ml محلول آبی 40 % (وزنی/حجمی) سولفات آمونیوم فریک، حاوی چند قطره اسید نیتریک 6 M، افزوده و کل محتویات با یکدیگر مخلوط شوند. سپس محلول باید با محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M و با استفاده از بورت تیتر شود و کل محتویات بهشدت تکان داده یا هم زده شوند. نقطه پایانی، نقطه پایانی قرمز تیترکردن است.
حجم A محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M باید ثبت شود.
7.5.3 محاسبه مقدار اسید هالوژنه
مقدار اسید هالوژنه، بیانشده برحسب میلیگرم اسید هیدروکلریک بر گرم نمونه آزمون برداشتهشده، باید مطابق فرمول زیر تعیین شود:
که در آن
A حجم برحسب ml محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M مصرفشده در تعیین نمونه آزمون است؛
B حجم برحسب ml محلول تیوسیانات آمونیوم 0,1 M مصرفشده در تعیین آزمون شاهد است؛
C مقدار اسید هالوژنه، بیانشده برحسب میلیگرم اسید هیدروکلریک بر گرم نمونه آزمون، است؛
m جرم نمونه آزمون برداشتهشده برحسب گرم است؛
M مولاریته محلول تیوسیانات آمونیوم است؛
36,5 جرم مولی کلرید هیدروژن است.
8 ارزیابی نتایج آزمون
مقدار گاز اسید هالوژنه ماده، Cm، باید بهعنوان میانگین تعیین مقدار دو نمونه آزمون در نظر گرفته شود.
مقادیر منفرد، در صورتی که مقدار گاز اسید هالوژنه ≥ 5 mg/g باشد، نباید بیش از ±10 % با میانگین اختلاف داشته باشند.
چنانچه مقدار اسید هالوژنه کمتر از 5 mg/g باشد، مقدار C = 5 ثبت شود.
دستگاه آزمون مقدار گاز اسید هالوژنه مطابق IEC 60754-1
- تایمر دیجیتال
- فلومتر
- کنترلر دمای PID
- حساسیت بالا در دمای زیاد
- دارای نگهدارندههای نمونه
- پوشش رنگ پودری الکترواستاتیک
- ولتاژ کاری: 220V، 50 Hz.
- pHمتر و هدایتسنج (اختیاری)
- تفکیکپذیری (pHمتر): 0.1
- ترازوی دقیق ±0,1 mg-220g (اختیاری)
- طول ناحیه گرمایش 480mm
- قطر داخلی لوله کوارتز 36 mm
- تفکیکپذیری (هدایتسنج): 1
- لوله کوارتز
- پیپت 20 ml
- بالن حجمی با ظرفیت 1000 ml
- پیپت 100 ml
- مواد شیمیایی included نیستند
- بورت مطابق ISO 385-1
- بطریهای شستوشو با ظرفیت حداقل 220 ml
- ارلن با ظرفیت 250 ml تا 500 ml
- نگهدارنده کشویی نمونه برای قراردهی آسان نمونه درون لوله
- قایقک نمونه آلومینا