МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОРА В КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ ВИСМУТАТНЫМ ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

     Индикаторная  бумага «Рифан».

     2.4.3 Материалы и реактивы

     Приводится  перечень необходимых для реализации методики материалов и реактивов, с  указанием действующих ТНПА и  требуемой чистоты.

     Вода  дистиллированная по ГОСТ 6709–72.

     Кислота азотная, плотностью 1,35 г/см³ по ГОСТ 701–89.

     25%-ный  раствор NH₃.

     Кислота азотная, 34%-ный раствор.

     ЭДТА, 0,05 М раствор.

     Ксиленолевый  оранжевый, 0,25%-ный раствор.

     Спирт этиловый по ГОСТ 52361−2005.

     Хлороформ по ГОСТ 20015−88.

     Метилтимоловый  синий, 1%-ный раствор по ТУ 6-09-07-366-83.

     Метиленовый голубой, 0,1%-ный раствор в 60%-ном  растворе этилового спирта.

     2.4.4 Растворы 

     Описывается порядок приготовления всех видов  и типов растворов (основные, рабочие, буферные и т.д.), используемых при  реализации методики, а также условия и сроки их хранения.

     Нитрат  висмута, 0,1 М раствор. Навеску 28,7 г Bi(NO₃)₃·5H₂O помещают в мерную колбу емкостью 1000 см³, прибавляют 200 см³ 34%-ной азотной кислоты, после растворения при постоянном перемешивании доводят дистиллированной водой до метки. Титр раствора висмута устанавливают по раствору ЭДТА (индикатор ксиленолевый оранжевый).

     2.5 Условия выполнения  измерений 

     Указываются условия, которые должны поддерживаться при выполнении измерений по данной методике.

     При подготовке к выполнению измерений  и выполнении измерений соблюдают следующие условия:

     -температура  окружающего воздуха, °С 25 ± 10;

     -атмосферное  давление, кПа 86 – 101 (760 ± 30 мм  рт.ст.);

     -относительная  влажность воздуха, % 65 ± 15

     -частота  питающей сети, Гц 50 ± 0,5;

     -напряжение  питания в сети, В 220 ± 10. 

     2.6 Требования к обеспечению  безопасности выполняемых  работ 

     Указываются ссылки на инструкции и ТНПА, выполнение которых обязательно для соблюдения требований безопасности при реализации разрабатываемой методики.

     При выполнении анализов необходимо соблюдать  требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.4.021–75.

     Содержание  вредных веществ в воздухе  рабочей зоны не должно превышать  норм установленных ГОСТ 12.1.005–88.

     Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.2.007–75. Запрещается включать в сеть приборы и работать на них  без заземления.

     2.7 Требования к обеспечению  экологической безопасности 

     Приводится  характеристика вредных для окружающей среды факторов, которые могут возникнуть при реализации методики.

     Вредно  действующие вещества подлежат сбору  и утилизации в соответствии с  действующими законодательными актами Республики Беларусь в данной области.

     Отработанные  химические реактивы и отходы перед  сливом в канализацию необходимо нейтрализовать хромовой смесью.

     2.8 Требования к квалификации  операторов 

     Указываются требования к образованию и специальной  подготовки операторов.

     К выполнению измерений могут быть допущены лица, имеющие высшее образование или прошедшие соответствующий курс подготовки, изучившие принцип работы прибора для микроволновой пробоподготовки и инструкцию по эксплуатации, данную методику, а также прошедшие обучение и инструктаж по технике безопасности при работе с вредными химическими веществами и реактивами, с электроустановками.

     2.9 Операции при подготовке  к выполнению измерений 

     Описывается порядок и сущность операций, выполняемых  при подготовке к выполнению измерений  по данной методике.

     Пробоподготовку проводят в закрытых системах в условиях термического, так называемого микроволнового нагрева. При пробоподготовке используют микроволновую систему MDS-2000 и закрытые тефлоновые сосуды (автоклавы) UDV-10 емкостью 100 см³, рассчитанные на максимальное контролируемое давление 120 psi (8 атмосфер) и максимальную температуру 200ºС. Мощность СВЧ излучения может варьироваться в интервале 0−630 Вт с шагом 50 Вт [9].

     К навеске пробы конденсированной фосфорной кислоты массой 0,8 г  прибавляют 15 см³ дистиллированной воды, раствор переводят в реакционный тефлоновый сосуд, добавляют 8−9 см³ концентрированной азотной кислоты. Устанавливают закрытые автоклавы в микроволновую систему. Сосуд со смесью выдерживают в микроволновой системе в течение 55 минут. После завершения микроволновой подготовки пробы раствор из тефлонового сосуда количественно переносят в стакан вместимостью 100 см³ и анализируют [1].

     2.10 Операции при выполнении  измерений 

     Описывается порядок и сущность всех операций в процессе измерений.

     Выполнение  измерений общего содержания фосфора  в конденсированной фосфорной кислоте  включает следующие основные операции:

     - нейтрализация раствора содержащего фосфат-ион до pH~1 по индикаторной бумаге;

     - добавление индикаторной смеси, а также хлороформа для флотации на поверхности раздела вода/хлороформ BiPO₄, образующегося в процессе титрования;

     - титрование анализируемого раствора 0,1 М раствором нитрата висмута  до перехода окраски от желтой  через бордовую до сиреневой.

     2.11 Операции обработки  и вычислений результатов  измерений 

     Приводится  последовательное изложение порядка  всех расчетов, в том числе промежуточных.

     Содержание P₂O₅ (x) в процентах вычисляется по формуле: 

                                  (2.1) 
 

где m₀ – навеска анализируемого вещества, г;

      V₀ − объем в аликвотной доле, взятой для определения, см³;

      V – объем Bi(NO₃)₃ израсходованного на титрование;

       0,0071 – количество P₂O₅, соответствующее 1 см³ 0,1 М раствора Bi(NO₃)₃, г/см³;

      V₁ − объем, до которого доведена навеска образца, см³.

     2.12 Алгоритм оценивания  неопределенности  измерения 

     Содержится  ссылка на приложение к документу, где  приведена методика оценивания неопределенности результатов измерения. Данный раздел в методике отсутствует из-за недостаточности проведенных испытаний (приведен титульный лист методики расчета неопределенности результатов измерения).

     2.13 Контроль приемлемости  результатов, полученных  в условиях воспроизводимости

     Приводится  алгоритм процедуры контроля воспроизводимости  результатов измерений. 

     2.14 Контроль лабораторного  смещения 

     Приводится  описание порядка оценки лабораторного  смещения и интерпретации полученных данных или ссылка на соответствующие документы.

     В качестве эталонного материала при  оценке лабораторного смещения используются образцы с известным содержанием фосфора, установленным другим стандартным методом, имеющим характеристики точности не меньше, чем у методики, описанной в настоящем документе.

     2.15 Контроль стабильности  результатов измерений  в лаборатории 

     Приводится  описание процедур контроля стабильности повседневных результатов измерений в лаборатории и стабильности результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, а также используемые для этих целей методы.

     Описание  процедур контроля стабильности результатов  измерений в лаборатории и стабильности результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости проводится в соответствии с СТБ 5725–2002.

     2.16 Требования к оформлению  результатов измерений 

     Указывается форма представления результатов  количественного химического анализа  по данной методике.

     Результаты  измерений массовой концентрации ионов  в воде представляют в следующем  виде:

                                                             %,                                                 (2.2)

где X_ср - результат анализа пробы, %; D – абсолютная погрешность измерений общего содержания фосфора в конденсированной фосфорной кислоте, при Р = 0,95.

     Результаты  измерений  оформляются  по  форме,  установленной действующей в лаборатории системой регистрации данных, и должны включать следующую информацию:

     – наименование (шифр) пробы;

     – дату проведения измерений;

     –  результаты  измерений,  включая  все  необходимые  данные  и  промежуточные расчеты;

     – результаты параллельных измерений;

     – средний результат измерений;

     – расхождение между параллельными  определениями;

     – результат количественного химического  анализа;

     – фамилию оператора.

     2.17 Приложения 

     Содержаться дополнительные данные и процедуры, использование и выполнение которых необходимо для реализации методики. Например, методика расчета неопределенности.

Заключение 

     В процессе выполнения данного курсового  проекта была разработана методика выполнения измерений общего содержания фосфора в конденсированной фосфорной кислоте висмутатным титриметрическим методом. Документ составлен в соответствии с требованиями законодательства Республики Беларусь в области метрологии.

     Для разработки МВИ был проведен анализ технических нормативно-правовых актов  и источников научно-технической  литературы. Показана важность и значимость контроля общего содержания фосфора в конденсированной фосфорной кислоте, обоснована возможность применения висмутатного титриметрического метода для экспрессного анализа.

     Преимуществами  данной методики являются высокая скорость определения, простота методики, относительно низкая стоимость и одновременно достаточная чувствительность и точность полученных результатов.  

     Практическая  значимость работы заключается в  возможности использования ее результатов  в испытательных лабораториях с  соответствующей областью аккредитации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы

     1 Гудзенко Л.В. Экспресс-метод для количественной оценки общего содержания фосфора в конденсированной фосфорной кислоте / Л.В. Гудзенко, Р.П. Панталер // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2010. –№ 6. – С. 12 –15.

     2 Федоров А.А. Аналитическая химия фосфора / А.А. Федоров и др. – М.: Наука, 1974. – 220 с.

     3 Винник М.М. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов / М.М. Винник и др. – Москва: Мир, 1975. – 216 с.

     4 Аликеева Э.А. Методы анализа при контроле производства фосфора и фосфорной кислоты / Э.А. Аликеева, В.А. Ершов, Ж.И. Иодова // Методическое руководство. – 1968. – С. 12, 43 –45.

     5 Кельман Ф.Н. Методы анализа при контроле производства серной кислоты и фосфорных удобрений / Ф.Н. Кельман, Е.Б. Бруцкус, Р.Х. Ошерович // Всесоюз. – М.: Госхимиздат, 1963. – С. 281 –286.

     6 Лапицкая Е.В. Анализ сложной системы на основе фосфора / Е.В. Лапицкая, Э.И. Дехвич, Е.В. Сидоренко // Стекло и керамика. – 1976. – № 12. – С. 33.

     7 Ламоткин, С.А. Основы стандартизации, сертификации, метрологии / С.А. Ламоткин и др. – Минск : БГТУ, 2005. – 372 с.