ГОСТ 28647-90 Каучук и каучуковый латекс. Фотометрический метод определения железа с использованием 1,10-фенантролина

Применение фотометрического метода для каучука и латекса

ГОСТ 28647-90 устанавливает фотометрический метод определения железа с использованием 1,10-фенантролина в ненаполненных смесях на основе натурального и синтетического каучуков, не содержащих хлор, а также в соответствующих ненаполненных латексах.

Диапазон определения по стандарту составляет от 5 до 1000 мг/кг. Метод рассчитан именно на анализ ненаполненных систем и не предназначен для хлорсодержащих материалов.

Сущность определения железа по ГОСТ 28647-90

Сначала получают золу каучука или высушенных твёрдых частиц латекса в тигле. Затем золу экстрагируют соляной кислотой и доводят раствор до стандартного объёма.

После регулирования pH буферным раствором аликвотную часть раствора обрабатывают хлористым гидроксиламмонием, который восстанавливает железо (III) до железа (II), и 1,10-фенантролином, образующим с железом (II) оранжево-красный комплекс. Оптическая плотность полученного раствора измеряется фотометрически и пропорциональна концентрации железа.

Какие материалы и концентрации охватывает стандарт

Реактивы для проявления и измерения железа

Для анализа используют реактивы аналитического качества и высокой чистоты, пригодные для определения следов металла. Вода должна быть дистиллированной или эквивалентной чистоты.

Раствор 1,10-фенантролина хранят в тёмном месте и используют только в том случае, если он остаётся бесцветным. Основной стандартный раствор железа обычно стабилен не менее 1 месяца.

Содержание железа в стандартных растворах

Аппаратура для фотометрического анализа

Стандарт требует использования обычной лабораторной аппаратуры и ряда специальных приборов и принадлежностей для подготовки золы и измерения оптической плотности.

Отбор и подготовка проб перед определением

Отбор проб каучука проводят по ИСО 1795, а отбор проб латекса — по одному из методов, установленных ИСО 123.

Для определения железа в каучуке подготавливают гомогенизированный образец в соответствии с ИСО 1796. Для латекса готовят гомогенный образец, высушенный до постоянной массы по ИСО 124, используя часть тщательно смешанного латекса, содержащего не менее 10 г твёрдых частиц.

На всех стадиях подготовки необходимо исключать загрязнение железом. Стандарт прямо указывает, что нельзя использовать ржавые ножи, ножницы, вальцы и другое нехромированное оборудование.

Построение градуировочной кривой

Для получения градуировочной зависимости в несколько мерных колб вместимостью 50 см³ вносят разные объёмы стандартного раствора железа для градуировки: от 0 до 20 см³, например 0; 0,5; 5; 10; 15; 20 см³. Это соответствует содержанию от 0 до 200 мкг железа.

Состав стандартных окрашенных растворов

После выдержки измеряют оптическую плотность при длине волны около 510 нм в кюветах толщиной 5 см. За нулевой или реперный раствор принимают раствор, не содержащий железа. По результатам строят график зависимости оптической плотности от концентрации железа.

Стандарт рекомендует периодически проверять градуировочный график с учётом местных условий и типа используемого прибора.

Приготовление испытуемого раствора из золы

Для определения берут 10 г гомогенизированного образца каучука или высушенного латекса, нарезанного на небольшие куски массой около 0,1 г, и помещают в непротравленный тигель. Образец взвешивают с точностью до 0,01 г.

Далее используют один из двух вариантов озоления:

1. предварительное карбонизование в слабом газовом пламени с последующим переносом в муфельную печь;
2. заворачивание навески в беззольную фильтровальную бумагу диаметром около 150 мм и помещение в печь вместе с тиглем.

Муфельную печь нагревают до (550 ± 25) °C. Дверцу печи нельзя открывать в течение первого часа из-за опасности воспламенения горючих газов. После выгорания углерода тигель извлекают и охлаждают.

Затем в тигель добавляют 5 см³ соляной кислоты и 5 см³ воды и выдерживают смесь на паровой бане 30–60 мин. Если раствор имеет интенсивную жёлтую окраску, что указывает на большое содержание железа, дополнительно вводят ещё 5 см³ соляной кислоты и продолжают выдержку ещё 30 мин.

После этого раствор фильтруют через пористый стеклянный фильтр, фильтрат переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, охлаждают и доводят до метки.

Проявление окраски и фотометрическое измерение

Для анализа берут аликвотную часть испытуемого раствора, содержащую не более 2 см³ соляной кислоты или не более 400 мкг железа, и переносят её в мерную колбу на 50 см³.

Далее в колбу последовательно вводят:

• 10 см³ буферного раствора;
• 1 см³ раствора хлорида гидроксиламмония;
• 10 см³ раствора 1,10-фенантролина.

После доведения водой до метки раствор тщательно перемешивают и выдерживают при комнатной температуре 15 мин. За это время развивается окраска железофенантролинового комплекса.

Фотометрическое измерение проводят при той же длине волны, что использовалась для градуировки, то есть около 510 нм. Если используется двулучевой прибор, холостой раствор помещают в реперный луч.

Холостой опыт и защита от загрязнения железом

Параллельно с определением обязательно проводят холостой опыт с использованием такого же тигля, аналогичной фильтровальной бумаги и тех же количеств реактивов, что и при основном анализе.

Полученные значения оптической плотности испытуемого раствора корректируют с учётом оптической плотности холостого опыта. Такой подход позволяет исключить влияние следовых количеств железа, внесённых реактивами, посудой или вспомогательными материалами.

Стандарт также предупреждает, что перегрев может вызвать потери железа при использовании кварцевых тиглей.

Обработка результатов анализа

По градуировочному графику определяют концентрацию железа в испытуемом растворе с учётом коррекции по холостому опыту, после чего рассчитывают содержание железа в испытуемом образце.

Результат выражают в массовых долях железа на миллион, то есть в мг/кг.

Что должно быть в протоколе испытания

Протокол испытания по ГОСТ 28647-90 должен содержать:

1. ссылку на настоящий стандарт;
2. идентификацию испытуемого образца;
3. результаты и используемый метод их обработки;
4. необычные характеристики, отмеченные в процессе определения;
5. любые операции, не предусмотренные данным стандартом или стандартами, на которые сделаны ссылки.

Практические замечания по применению метода

• метод предназначен только для ненаполненных смесей и латексов без хлора;
• точность анализа зависит от чистоты реактивов и защиты образца от внешнего загрязнения железом;
• для корректного результата необходимо использовать только бесцветный раствор 1,10-фенантролина;
• градуировочную кривую следует регулярно проверять;
• при высоком содержании железа допускается дополнительная обработка золы соляной кислотой.

Ссылочные нормативные документы