ГОСТ 30355.1-96 Сера техническая. Определение общего содержания углерода. Титриметрический метод

ГОСТ 30355.1-96
(ИСО 2866-74)

Группа Л19

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СЕРА ТЕХНИЧЕСКАЯ

Определение общего содержания углерода. Титриметрический метод

Sulphur for industrial use. Determination of total carbon content. Titrimetric method

МКС 71.040.40

ОКСТУ 2109

Дата введения 2000-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Институт горно-химической промышленности" (ОАО "Горхимпром" - Украина)

ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 9 от 12 апреля 1996 г.)

За принятие проголосовали:

3 Настоящий стандарт соответствует Международному стандарту ИСО 2866-74* "Сера техническая. Определение общего содержания углерода. Титриметрический метод"

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 25 февраля 1999 года N 50 межгосударственный стандарт ГОСТ 30355.1-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2000 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Настоящий стандарт разработан методом прямого применения международного стандарта ИСО 2866-74 (первое издание) "Сера техническая. Определение общего содержания углерода. Титриметрический метод" с дополнительными требованиями и изменениями, отражающими потребности экономики страны, а именно:

- предусмотрено применение стандарта для сертификации технической серы;

- приведены пределы использования метода;

- наименования единиц физических величин приведены в соответствие с требованиями ГОСТ 8.417;

- указаны конкретные наименования, типы и марки аппаратуры и реактивов (вместо приведенной допускается использовать другую аппаратуру, показатели качества которой соответствуют требованиям внедряемого стандарта);

- расширены требования и приведены пояснения для облегчения вычисления результатов анализа;

- приведена формула для определения массовой доли органических соединений в технической сере;

- приведен перечень использованных нормативных документов.

Настоящий стандарт действует наравне с ГОСТ 127.2 и используется по согласованию между изготовителем и потребителем технической серы. Результаты анализов, полученные в соответствии с этими стандартами, сопоставимы в пределах погрешностей определений.

Технические отклонения в тексте напечатаны вразрядку, а дополнительные требования и изменения - полужирным курсивом*.

________________

* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Предисловие", "Введение" приводятся обычным шрифтом, остальные по тексту документа выделены полужирным курсивом. - .

1 Назначение и область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения общего содержания (суммарной массовой доли) углерода в технической сере.

Метод применим к технической сере, массовая доля углерода в которой более 0,005%.

Конец титрования определяют потенциометрическим или визуальным методом.

Стандарт пригоден для целей сертификации.

2 Сущность метода

Сжигание серы в струе кислорода.

Окисление и фиксация газов оксида серы (IV) и оксида серы (VI) растворами хромовой и серной кислот.

Абсорбция образованного оксида углерода (IV) в растворе гидроксида бария с последующим потенциометрическим или визуальным титрованием в присутствии индикатора фенолфталеина или метилоранжа с интенсивной окраской.

3 Реактивы

При определении применяют реактивы квалификации ч.д.а. и дистиллированную воду по ГОСТ 6709 или воду эквивалентной степени чистоты.

3.1. Кислород чистый (свободный от СО) по ГОСТ 5583 в баллоне, снабженном редуктором.

3.2 Азот чистый (свободный от СО) по ГОСТ 9293 в баллоне, снабженном редуктором.

3.3. Хрома (VI) оксид (СrO) по ГОСТ 3776, раствор концентрации 500 г/дм.

3.4. Кислота серная плотностью ~1,84 г/см по ГОСТ 4204, раствор с массовой долей 96%.

3.5 Сода асбестовая (асбест хризотиловый по ГОСТ 12871, пропитанный гидроксидом натрия по ГОСТ 4328).

3.6 Асбест хризотиловый по ГОСТ 12871 платинированный, содержащий 5-10% порошка платины по ГОСТ 14837.

3.7 Водорода пероксид по ГОСТ 10929, раствор концентрации ~ 60 г/дм.

3.8 Бария гидроксид по ГОСТ 4107, свежеприготовленный 0,05 н.раствор (концентрации с (Ва(ОН)· 8НO) =0,05 моль/дм), содержащий несколько капель раствора фенолфталеина (3.12).

Раствор следует предохранять от атмосферного оксида углерода (IV) с помощью ловушки, содержащей асбестовую соду.

3.9 Кислота соляная по ГОСТ 3118, 0,05 н.титрованный раствор (концентрации с(НСl)=0,05 моль/дм).

3.10 Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, 0,05 н. титрованный раствор (концентрации с (NaOH)=0,05 моль/дм).

3.11 Метиловый оранжевый, индикатор с интенсивной окраской.

0,25 г метилового оранжевого и 0,15 г ксилен-цианола FF растворяют в 50 см этанола с объемной долей спирта 95% по ГОСТ 18300.

3.12 Фенолфталеин, раствор в этаноле концентрации 10 г/дм.

1 г фенолфталеина растворяют в 60 см этанола с объемной долей спирта 95% по ГОСТ 18300 и доводят водой до 100 см.

4 Аппаратура

Лабораторное оборудование:

- сито с сеткой 025 Н по ГОСТ 6613;

- весы лабораторные общего назначения 2-го класса точности по ГОСТ 24104;

- набор гирь общего назначения 2-го класса точности по ГОСТ 7328, массой 210 г;

- цилиндры вместимостью 50 и 100 см по ГОСТ 1770;

- пробирка вместимостью 10 см по ГОСТ 1770;

- стекловата;

- фильтр типа ФГ, класса ПОР 40 по ГОСТ 25336;

а также:

4.1 Установка для сжигания и абсорбции, обеспечивающая полное и регулируемое сжигание (рисунок 1). Эта установка снабжена сферическими стеклянными шлифами, обработанными серной кислотой, и включает следующие детали:

А - цилиндр с ртутью; - U-образные трубки; С - реометр; D - трубка из кварца; Е - электропечь, обеспечивающая температуру нагрева 800-900°С; F - электропечь, обеспечивающая температуру нагрева 400-450°С; - склянки Дрекселя

Рисунок 1 - Установка для сжигания и абсорбции

4.1.1. Цилиндр 2-100 по ГОСТ 1770 с ртутью по ГОСТ 4658, снабженный внутренней трубкой, погруженной на 1 см в ртуть (А).

4.1.2 Три U-образные трубки TX-U-3-150 по ГОСТ 25336 с боковыми отводами и притертыми пробками диаметром 15 мм и высотой 150 мм (B, В, В).

Примечание - Можно использовать склянки СН-1-200 по ГОСТ 25336.

4.1.3 Реометр РДС по ГОСТ 9932 для измерения расхода кислорода с диапазоном шкалы от 20 до 200 см/мин (C).

4.1.4 Трубка для сжигания из прозрачного кварца длиной 60 см, наружным диаметром 15 мм, суженная с одного конца по длине 15 мм до наружного диаметра 4 мм (D).

4.1.5 Печь трубчатая, обеспечивающая устойчивую температуру нагрева от 800 до 900°С (Е).

4.1.6 Печь трубчатая, обеспечивающая устойчивую температуру нагрева от 400 до 450°С (F).

4.1.7 Шесть склянок Дрекселя (-) вместимостью по 250 см, две из которых ( и ) более высокие и широкогорлые диаметром ~ 45 мм.

Примечание - Допускается вместо склянок Дрекселя использовать склянки СН-1-200 по ГОСТ 25336.

4.1.8 Лодочка ЛС 1 по ГОСТ 9147 для сжигания из кварца или огнеупорной глины, не содержащей углерода.

Для потенциометрического титрования (рисунок 2).

4.2 Бюретка вместимостью 10 см с ценой деления 0,05 см (1-2-2-10-0,05 по ГОСТ 29251).

4.3 Потенциометр по ГОСТ 9245 со стеклянно-каломельными электродами.

4.4 Мешалка электромагнитная.

1 - стеклянный электрод; 2 - каломель; 3 - склянка для абсорбции внутренним минимальным диаметром 40 мм; 4 - бюретка; 5 - опора для электрода; 6 - ферромагнитный стержень с покрытием из полиэтилена или политетрафторэтилена; 7 - электромагнитная мешалка

Рисунок 2 - Схема установки для потенциометрического титрования

5 Методика определения

5.1 Отбор и подготовка проб

Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 127.3.

Помещаемая в лодочку (4.1.8) проба массой от 1 до 1,5 г, взвешенная с точностью до 0,01 г, должна быть просеяна сквозь сито с сеткой 250 мкм (025 Н) по ГОСТ 6613.

5.2 Подготовка установки для сжигания

Осушительные трубки В и В (4.1.2) заполняют асбестовой содой между пробками из стекловаты. Трубку В (4.1.2) неплотно заполняют стекловатой.

Примечание - Если анализируемая проба в ходе определения выделяет такое количество кислотных паров, которое полностью нейтрализует гидроксид бария, определение повторяют, используя вместо U-образной трубки В, заполненной стекловатой, фильтр из спекшегося стекла пористостью от 15 до 40 мкм.

Краны U-образных трубок (4.1.2) оставляют закрытыми до момента, когда их требуется открыть.

Наливают не менее 50 см раствора оксида хрома (VI) (3.3) в склянку G (4.1.7) и не менее 50 см серной кислоты в склянки G и G (4.1.7).

Заполняют трубку для сжигания D (4.1.4) платинированным асбестом (3.6) на длину, несколько меньшую зоны обжига печи (4.1.6).

Детали установки для сжигания собирают в соответствии с рисунком 1.

5.3 Подготовка установки для абсорбции

Воздух, содержащийся в склянках Дрекселя (4.1.7), вытесняют кислородом (3.1). Наливают в склянки G и G (4.1.7) по 20 см раствора гидроксида бария (3.8) и добавляют воду до появления пузырьков газа. Выполняют эти операции с максимальной скоростью, чтобы избежать поглощения атмосферного оксида углерода (IV). Добавляют в каждую склянку по 5 см раствора пероксида водорода (3.7) для окисления возможных сульфитов. Присоединяют склянки Дрекселя к абсорбционной установке.

5.4 Сжигание

Включают печь F (4.1.6) и подают в установку кислород (3.1) со скоростью (объемным расходом) ~100 см/мин.

Приблизительно через 30 мин после установления в печи (4.1.6) температуры 400-450°С присоединяют подготовленную в соответствии с 5.3 абсорбционную установку.

Включают печь Е (4.1.5) и нагревают, как указано ниже, в течение 30 мин.

Определяют содержание оксида углерода (IV) (контрольный опыт) с помощью потенциометрического (5.5.1) или визуального (5.5.2) титрования. Процедуру повторяют до получения пренебрежимо малого результата, эквивалентного менее 0,2 см раствора гидроксида бария (3.8).

Одновременно с нагреванием печи (4.1.6) анализируемую пробу (5.1) взвешивают и помещают в лодочку (4.1.8). Собирают абсорбционную установку (5.3) и вставляют лодочку в холодную часть трубки для сжигания D (4.1.4), которая располагается напротив печи Е (4.1.5).

Медленно перемещая печь Е (4.1.5) к лодочке, содержимое последней постепенно нагревают таким образом, чтобы в процессе сжигания серы следы веществ, содержащих углерод, оставались в лодочке и на внутренней поверхности трубки для сжигания D. При слишком быстром сжигании может происходить отсасывание раствора оксида хрома (VI) (3.3) из склянки Дрекселя G. В этом случае следует увеличить скорость подачи кислорода. Если сера сублимируется снаружи лодочки и конденсируется между последней и платинированным асбестом, печь Е (4.1.5) передвигают так, чтобы достигалось полное сжигание серы.

Если в вышеуказанном способе происходит медленное сжигание серы, печь Е (4.1.5) перемещают в исходное положение (если это необходимо) и поднимают температуру до 800-900 °С. После сжигания серы трубку и лодочку нагревают до полного сжигания остаточного углерода и расщепления карбонатов, содержащихся в анализируемой пробе.

Перед выключением печей Е и F через трубку пропускают струю кислорода в течение 30 мин (продувка установки).

Примечание - Описанный процесс предназначен для сжигания серы до оксида серы (IV), который окисляется и абсорбируется раствором хромовой кислоты. Одновременно углеродистые продукты и некоторые карбонаты преобразуются в оксид углерода (IV). Оксид углерода (IV) выходит с избытком кислорода из склянки G и абсорбируется в склянках G и G.

5.5 Определение содержания абсорбированного оксида углерода (IV)

После абсорбции всего оксида углерода (IV) (это можно легко установить по завершению осаждения в склянках Дрекселя) склянки G и G разъединяют.

Отсоединяют верхнюю часть каждой склянки Дрекселя и промывают ее минимальным количеством (обычно трижды по 1-2 см) воды, собирая промывные воды вместе с абсорбционным раствором.

Затем измеряют отдельно абсорбированный оксид углерода (IV) в каждой склянке Дрекселя одним из приведенных методов титрования.

5.5.1 Потенциометрическое титрование

В склянку Дрекселя вводят ферромагнитный стержень, пару стеклянно-каломельных электродов, конец бюретки (4.2) и трубку для подачи азота. Пространство над раствором заполняют азотом (3.2), поддерживая его в течение всего процесса титрования.

Электромагнитную мешалку (4.4) помещают под установку и вычерчивают кривую потенциометрического титрования, титруя титрованным раствором соляной кислоты (3.9) до получения рН раствора, равного ~3.

В диапазоне двух точек изгиба кривой (рН от 9 до 6 и рН от 4,5 до 3) добавляют титрованный раствор соляной кислоты (3.9) 0,05 см на 0,05 см и вычерчивают потенциометрическую кривую производной , чтобы вывести из нее две точки эквивалентности.

Титрование раствора контрольного опыта проводят в тех же условиях с применением такого же объема абсорбционного раствора.

5.5.2 Визуальное титрование

Пространство над раствором в склянках Дрекселя G и G заполняют азотом (3.2) и поддерживают его в течение всего процесса титрования.

Нейтрализуют абсорбционный раствор титрованным раствором соляной кислоты (3.9) в присутствии фенолфталеина (3.12). Тщательно перемешивают, следя за тем, чтобы не пропустить конечную точку титрования.

Затем добавляют в каждую склянку по нескольку капель индикатора метилового оранжевого с интенсивной окраской (3.11) и отмеренный избыток (, см) титрованного раствора соляной кислоты (3.9). Склянки встряхивают и проводят обратное титрование титрованным раствором гидроксида натрия (3.10).

6 Обработка результатов определения

6.1 Потенциометрическое титрование

Для каждой склянки Дрекселя G и G вычисляют объем , см, титрованного раствора соляной кислоты (3.9), израсходованного на нейтрализацию СO (оксида углерода (IV)) по формуле

, (1)

где и - объемы стандартного титрованного раствора соляной кислоты (3.9), добавленные для достижения соответственно первой и второй точек эквивалентности кривой титрования, см;

и - объемы стандартного титрованного раствора соляной кислоты (3.9), добавленные для достижения соответственно первой и второй точек эквивалентности кривой титрования в контрольном опыте, см.

Общее содержание (суммарную массовую долю) углерода , %, вычисляют по формуле

, (2)

где - сумма объемов V склянок Дрекселя G и G, см;

- масса анализируемой пробы, г.

6.2 Визуальное титрование

Для каждой склянки Дрекселя G и G вычисляют объем , см, титрованного раствора соляной кислоты (3.9), израсходованного на нейтрализацию СO (оксида углерода (IV)) по формуле

, (3)

где - объем добавленного избытка стандартного титрованного раствора соляной кислоты (3.9), см;

- объем стандартного титрованного раствора гидроксида натрия (3.10), израсходованного на обратное титрование, см.

Общее содержание (суммарную массовую долю) углерода , %, вычисляют по формуле

, (4)

где - сумма объемов V склянок Дрекселя G и G, см;

- масса анализируемой пробы, г.

Примечания

1 Результаты анализа округляют до значащих цифр в соответствии с нормами, установленными стандартами или другим нормативным документом на техническую серу.

2 Как результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное допускаемое расхождение между которыми не превышает 30%.

Пределы допускаемой относительной суммарной погрешности результата определения ±15%.

3 Допускается полученные результаты определения суммарной массовой доли углерода использовать для расчета в соответствии с ГОСТ 127.2 массовой доли органических веществ X%, по формуле

, (5)

где X - суммарная массовая доля углерода, определенная потенциометрическим или визуальным титрованием, %;

1,25 - коэффициент пересчета углерода на органическое вещество.

7 Протокол определения

Протокол определения должен включать следующие данные:

- ссылку на применяемый метод;

- результаты и применяемый метод их выражения;

- отклонения, замеченные во время определения;

- любую процедуру, не включенную в настоящий стандарт или считающуюся необязательной.

ПРИЛОЖЕНИЕ A
(справочное)

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.417-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин

ГОСТ 127.2-93 Сера техническая. Методы испытаний

ГОСТ 127.3-93 Сера техническая. Отбор и подготовка проб

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3776-78 Реактивы. Хрома (VI) оксид. Технические условия

ГОСТ 4107-78 Реактивы. Бария гидроокись 8-водная. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4658-73 Ртуть. Технические условия

ГОСТ 5583-78 Кислород газообразный технический и медицинский. Технические условия

ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 7328-82 Меры массы общего назначения и образцовые. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 9245-79 Потенциометры постоянного тока измерительные. Общие технические условия

ГОСТ 9293-74 Азот газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 9932-75 Реометры стеклянные лабораторные. Технические условия

ГОСТ 10929-76 Реактивы. Водорода пероксид. Технические условия

ГОСТ 12871-93 Асбест хризотиловый. Общие технические условия

ГОСТ 14837-79 Платина в порошке. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 24104-88 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования

Электронный текст документа

и сверен по:

М.: ИПК Издательство Стандартов, 1999