ГОСТ 22536.6-88. Государственный стандарт Союза ССР. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения мышьяка
(утв. и введен Постановлением Госстандарта СССР от 25.08.1988 № 3018)
Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 августа 1988 г. № 3018
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Carbon steel and unalloyed cast iron. Methods for determination of arsenic
Срок действия с 1 января 1990 года до 1 июля 1995 года
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
Д.К. Нестеров, канд. техн. наук; С.И. Рудюк, канд. техн. наук; С.В. Спирина, канд. хим. наук (руководитель темы); В.Ф. Коваленко, канд. техн. наук; Н.Н. Гриценко, канд. хим. наук; Л.И. Березовая; О.М. Киржнер
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.08.1988 № 3018
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта |
| ГОСТ 1973-77 | 2.2 |
| ГОСТ 3118-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 3760-70 2.2 | |
| ГОСТ 3765-78 | 2.2 |
| ГОСТ 4160-74 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 4328-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4457-74 | 3.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 5456-79 | 2.2 |
| ГОСТ 5817-77 | 2.2 |
| ГОСТ 5841-74 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 5962-67 | 2.2 |
| ГОСТ 9949-76 | 2.2 |
| ГОСТ 11125-84 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 13610-79 | 2.2 |
| ГОСТ 14204-69 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 14261-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 18300-87 | 2.2 |
| ГОСТ 19522-74 | 2.2 |
| ГОСТ 20490-75 | 2.2 |
| ГОСТ 22536.0-87 | 1.1 |
| ГОСТ 24147-80 | 2.2 |
| Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле мышьяка от 0,01 до 0,20%) и потенциометрический (при массовой доле мышьяка от 0,02 до 0,20%) методы определения мышьяка. | |
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 22536.0-87.
1.2. Погрешность результатов анализа (при доверительной вероятности 0,95) не превышает предела \Delta , приведенного в табл. 1, при выполнении условий:
расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности P = 0,95) значения d_{2} ( d_{3} ), приведенного в табл. 1;
воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли мышьяка не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности P = 0,85) значение \delta , приведенное в табл. 1.
При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли мышьяка. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращают до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.
Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности 0,95) значения d_{k} , приведенного в табл. 1.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЫШЬЯКА
2.1. Сущность метода
Метод основан на образовании синего мышьяково-молибденового комплекса в результате взаимодействия мышьяка (Y) с молибденовокислым аммонием в присутствии восстановителя — сернокислого гидразина. Мышьяк предварительно отделяют от сопутствующих элементов отгонкой в виде треххлористого мышьяка или осаждением тиоацетамидом в виде сульфида.
2.2. Аппаратура и реактивы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Аппарат для дистилляции мышьяка по ГОСТ 14204-69 или другой конструкции.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:1, 1:4 и раствор с молярной концентрацией эквивалента 6 моль/дм3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79 или по ГОСТ 24147-80.
Кислота хлорная, ч.д.а. или х.ч.
Смесь соляной и азотной кислот (3:1) свежеприготовленная: к 150 см3 соляной кислоты приливают 50 см3 азотной кислоты и перемешивают.
Калий бромистый по ГОСТ 4160-74.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3 и 400 г/дм3.
Фенолфталеин, спиртовой раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3.
Гидразин сернокислый по ГОСТ 5841-74, раствор с массовой концентрацией 1,5 г/дм3.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765-78, перекристаллизованный из спирта, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3 в растворе серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 6 моль/дм3. Раствор устойчив в течение 2 мес.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962-67 или ГОСТ 18300-87.
Перекристаллизация молибденовокислого аммония: 250 г молибденовокислого аммония растворяют в 400 см3 воды при 70 — 80 °C. Горячий раствор фильтруют через фильтр «синяя лента» в стакан, содержащий 300 см3 этилового спирта. Раствор охлаждают и выдерживают в проточной воде в течение 1 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронку Бюхнера с фильтром «белая лента». Кристаллы промывают 2 — 3 раза этиловым спиртом порциями по 20 — 30 см3 и высушивают на воздухе.
Молибдатно-гидразиновый раствор (реакционная смесь): в мерную колбу вместимостью 1 дм3 помещают 100 см3 раствора молибденовокислого аммония, разбавляют водой до 900 см3, прибавляют 10 см3 раствора сернокислого гидразина, доливают до метки водой и перемешивают.
Готовят непосредственно перед использованием.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 1 г/дм3.
Бумага индикаторная универсальная pH.
Кислота аскорбиновая, раствор с массовой концентрацией 5 г/дм3.
Кислота винная по ГОСТ 5817-77, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.
Тиоацетамид, перекристаллизованный из ксилола, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм3.
Перекристаллизация тиоацетамида: 30 г тиоацетамида растворяют в 100 см3 ксилола при 85 — 90 °C при перемешивании. Верхний слой раствора осторожно сливают в сухой стакан вместимостью 600 — 800 см3. В стакан с остатком прибавляют 100 см3 ксилола и снова растворяют при 85 — 90 °C. Верхний слой сливают в тот же стакан вместимостью 600 — 800 см3. Эту операцию повторяют 3 — 4 раза. Полученный раствор охлаждают в проточной воде. Выпавшие кристаллы тиоацетамида отфильтровывают на воронку Бюхнера с двумя фильтрами «белая лента». Кристаллы промывают 2 — 3 раза ксилолом и высушивают на воздухе.
Медь азотнокислая, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3.
Гидроксиламин гидрохлорид по ГОСТ 5456-79.
Аммония роданистый по ГОСТ 19522-74, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.
Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79.
Ангидрид мышьяковистый по ГОСТ 1973-77.
Натрий мышьяковистокислый орто.
Раствор А: 0,1320 г трехоксида мышьяка растворяют в 5 см3 раствора гидроксида натрия (50 г/дм3), прибавляют 30 см3 воды и серную кислоту (1:1) до нейтральной реакции по индикаторной бумаге. Переводят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Допускается приготовление стандартного раствора из мышьяковистокислого натрия орто: 0,2601 г мышьяковистокислого натрия растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора А содержит 0,0001 г мышьяка.
Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,00001 г мышьяка.
Раствор Б готовят непосредственно перед применением.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску стали или чугуна в зависимости от массовой доли мышьяка (см. табл. 2) помещают в стакан или коническую колбу вместимостью 250 — 300 см3, накрывают часовым стеклом и растворяют в 10 см3 смеси соляной и азотной кислот (3:1) при умеренном нагревании.
| Массовая доля мышьяка, % | Навеска стали или чугуна, г |
|---|---|
| От 0,01 до 0,02 включ. | 1,0 |
| Св. 0,02 « 0,05 » | 0,5 |
| « 0,05 » 0,10 «» | 0,2 |
| « 0,10 » 0,20 «» | 0,1 |
2.3.2 Предварительное отделение мышьяка отгонкой в виде хлорида
После растворения навески часовое стекло омывают небольшим количеством воды, прибавляют к раствору 10 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до начала выделения паров серной кислоты. Содержимое стакана или колбы охлаждают, осторожно добавляют 30 см3 соляной кислоты (1:1) и количественно переносят в колбу для дистилляции вместимостью 250 см3 вместе с нерастворившимися солями, обмывая стенки стакана 15 см3 воды. В колбу прибавляют 0,5 г сернокислого гидразина, 0,5 г бромистого калия и медленно отгоняют треххлористый мышьяк, нагревая раствор не выше 120 °C. Отгонку продолжают до тех пор, пока в приемник не перейдет 2/3 первоначального объема раствора. Дистиллят собирают в стакан вместимостью 100 см3, в который предварительно помещают 10 см3 воды. Дистиллят переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят водой до метки и перемешивают. Отбирают 20 см3 раствора, помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 10 см3 азотной кислоты, раствор выпаривают досуха и выдерживают сухой остаток 40 — 60 мин при 120 — 130 °C. После охлаждения к содержимому стакана приливают 20 см3 молибдатно-гидразинового раствора. Стакан накрывают стеклом и помещают на кипящую водяную баню на 10 мин. Раствор охлаждают до 20 °C, переливают в мерную колбу вместимостью 50 см3, доливают до метки тем же молибдатно-гидразиновым раствором и перемешивают.
Оптическую плотность растворов измеряют через 30 мин на спектрофотометре при длине волны 840 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющем максимум пропускания в интервале длин волн 650 — 710 нм или 710 — 900 нм. В качестве раствора сравнения используют воду. Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Окисление мышьяка можно проводить перманганатом калия. Для этого дистиллят переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, прибавляют две капли фенолфталеина и нейтрализуют раствором гидроксида натрия с массовой концентрацией 400 г/дм3 до появления устойчивой малиновой окраски. Затем приливают по каплям серную кислоту (1:4) до исчезновения окраски и три капли в избыток. Раствор охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают.
В мерную колбу вместимостью 50 см3 помещают аликвотную часть раствора 20 см3, прибавляют по каплям при перемешивании раствор марганцовокислого калия до появления устойчивой в течение 1 мин окраски. Приливают 15 см3 воды, 5 см3 раствора молибденовокислого аммония в серной кислоте, 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты или раствора гидразина. Содержимое колбы перемешивают и нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин.
Раствор охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
Оптическую плотность раствора измеряют как приведено выше. Из значения оптической плотности анализируемого раствора вычитают значение оптической плотности раствора контрольного опыта.
Массу мышьяка находят по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе и проведенным через все стадии анализа.
2.3.3 Предварительное отделение мышьяка осаждением в виде сульфида
После растворения навески часовое стекло обмывают небольшим количеством воды, приливают 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до начала выделения паров серной кислоты. Содержимое стакана или колбы охлаждают, добавляют 40 — 50 см3 воды, растворяют соли при нагревании, приливают 10 см3 раствора винной кислоты и нагревают 5 — 10 мин. Затем приливают аммиак до pH 8 — 9 по индикаторной бумаге и нагревают в течение 15 — 20 мин при 90 — 95 °C до полного растворения осадка. После охлаждения к раствору прибавляют серную кислоту (1:1), до pH 2 по индикаторной бумаге и 10 см3 в избыток, доливают раствор водой до 180 см3 и нагревают до кипения. Осторожно добавляют 2 — 5 г гидроксиламина гидрохлорида и кипятят раствор до полного восстановления железа (по реакции с роданистым аммонием). Прибавляют 10 см3 раствора тиоацетамида, 1 см3 раствора азотнокислой меди, выдерживают раствор с выпавшим осадком сульфидов в течение 10 — 15 мин на теплой плите, затем прибавляют еще 10 см3 раствора тиоацетамида, выдерживают 30 — 40 мин при 85 — 90 °C и охлаждают.
Через 4 ч осадок сульфидов отфильтровывают на два фильтра «белая лента», промывают 6 — 7 раз водой, растворяют сульфиды на фильтре в 30 — 40 см3 горячей смеси соляной и азотной кислот (1:1) порциями по 10 см3 и промывают остаток на фильтре 3 — 4 раза горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан, в котором проводилось осаждение. Фильтр отбрасывают.
Раствор упаривают до объема 80 — 90 см3, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят водой до метки и перемешивают. Отбирают аликвотную часть раствора 20 см3 и помещают в стакан вместимостью 100 см3, раствор упаривают до объема 3 — 5 см3, добавляют 2 см3 хлорной кислоты и выпаривают до появления паров хлорной кислоты. Стакан с раствором охлаждают, обмывают стенки стакана водой и повторяют выпаривание до появления паров хлорной кислоты.
После охлаждения к содержимому стакана прибавляют 20 см3 молибдатно-гидразинового раствора и далее поступают как приведено в п. 2.3.2.
2.3.4 Построение градуировочного графика
В шесть стаканов вместимостью 100 см3 (при проведении окисления мышьяка азотной кислоты) или в шесть мерных колб вместимостью 50 см3 (при проведении окисления мышьяка перманганатом калия или при проведении анализа по п. 2.3.3) помещают 1; 2; 3; 4; 5; 6 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005; 0,00006 г мышьяка. Седьмой стакан (или мерная колба), в который добавляют все реактивы, кроме стандартного раствора мышьяка, служит для проведения контрольного опыта.
При проведении окисления мышьяка азотной кислотой во все стаканы приливают 10 см3 азотной кислоты, раствор выпаривают досуха и выдерживают сухой остаток 40 — 60 мин при 120 — 130 °C. После охлаждения к содержимому стакана приливают 20 см3 молибдатно-гиразинового раствора. Стакан накрывают стеклом и помещают на кипящую водяную баню на 10 мин. Раствор охлаждают до 20 °C, переливают в мерную колбу вместимостью 50 см3, доливают до метки тем же молибдатно-гидразиновым раствором и перемешивают.
При проведении окисления мышьяка перманганатом калия в каждую мерную колбу вместимостью 50 см3 прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до появления устойчивой в течение 1 мин окраски, приливают воду до объема 40 см3, 5 см3 раствора молибденовокислого аммония в серной кислоте, 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты или раствора гидразина, перемешивая раствор после прибавления каждого реактива. Содержимое колбы перемешивают и нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают. При проведении анализа по п. 2.3.3 во все стаканы приливают 2 см3 хлорной кислоты и выпаривают до появления паров хлорной кислоты. Стакан с раствором охлаждают, обливают стенки стакана водой и повторяют выпаривание до появления паров хлорной кислоты. После охлаждения к содержимому стакана прибавляют 20 см3 молибдато-гидразинового раствора. Стакан накрывают стеклом и помещают на кипящую водяную баню на 10 мин. Раствор охлаждают до 20 °C, переливают в мерную колбу вместимостью 50 см3, доливают до метки тем же молибдатно-гидразиновым раствором и перемешивают.
Оптическую плотность раствора измеряют как приведено в п. 2.3.2.
По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы мышьяка строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность — массовая доля мышьяка.
2.4. Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю мышьяка (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{m_{1} \cdot 100}{m} ,
где m_{1} — масса мышьяка в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;
m — масса навески пробы, соответствующая аликвотной части, г.
2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли мышьяка приведены в табл. 1.
2.4.3. Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна.
3. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЫШЬЯКА
3.1. Сущность метода
Метод основан на потенциометрическом титровании мышьяка (III) раствором бромноватокислого калия до получения скачка потенциала. Мышьяк предварительно отделяют от сопутствующих элементов отгонкой в виде треххлористого мышьяка из солянокислого раствора в присутствии бромистого калия и сернокислого гидразина.
3.2. Аппаратура и реактивы
Аппарат для дистилляции мышьяка по ГОСТ 14204-69 или другой конструкции.
Установка для потенциометрического титрования:
пара электродов: индикаторный платиновый и электрод сравнения — каломельный;
магнитная или механическая мешалка;
милливольтметр постоянного тока или pH-метр, позволяющие четко фиксировать скачок потенциала в конечной точке.
При необходимости к прибору последовательно подключают переменное сопротивление, позволяющее проводить измерение в пределах шкалы прибора.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.
Смесь соляной и азотной кислот (3:1), готовят перед применением.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77.
Калий бромистый по ГОСТ 4160-74.
Гидразин сернокислый по ГОСТ 5841-74.
Калий бромноватокислый по ГОСТ 4457-74, раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм3, готовят следующим образом: 0,2783 г предварительно перекристаллизованного из водного раствора и высушенного при 150 — 180 °C бромноватокислого калия растворяют в 100 — 120 см3 воды, переливают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают. Допускается приготовление раствора из фиксанала. Массовая концентрация (T) раствора бромноватокислого калия, выраженная в г мышьяка на 1 см3 раствора, составляет 0,0003746. Массовую концентрацию раствора бромноватокислого калия (T) проверяют по раствору тиосульфата натрия, мышьяковистому ангидриду или стандартному образцу, близкому по составу и массовой доле мышьяка к анализируемой пробе.
3.3. Проведение анализа
Навеску стали или чугуна массой 3 г помещают в стакан или колбу вместимостью 600 см3, приливают 60 см3 смеси соляной и азотной кислот и 25 — 30 см3 серной кислоты. Стакан или колбу накрывают часовым стеклом и проводят растворение вначале при комнатной температуре, а затем при умеренном нагревании до полного растворения навески.
Часовое стекло ополаскивают небольшим количеством воды и выпаривают раствор до начала выделения паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, осторожно приливают 100 см3 соляной кислоты (1:1) и количественно переносят раствор в колбу для дистилляции вместимостью 250 см3. При повышенном содержании графита следует применять колбу вместимостью 500 см3, так как при дистилляции происходит вспенивание раствора.
В колбу добавляют 1 г бромистого калия, 3 г сернокислого гидразина и медленно отгоняют треххлористый мышьяк, нагревая раствор не выше 120 °C.
Дистиллят собирают в стакан вместимостью 400 см3, в который предварительно помещают 40 см3 воды. Отгонку продолжают до тех пор, пока в приемник не перейдет 2/3 первоначального объема раствора.
Стакан с дистиллятом помещают в прибор для потенциометрического титрования, опускают мешалку и электроды и, включив мешалку, перемешивают раствор в течение 0,5 — 1 мин. Затем, не выключая мешалку, титруют раствор, добавляя по каплям из микробюретки бромноватокислый калий до получения скачка потенциала.
3.4. Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю мышьяка ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
X_{1} = \frac{(V - V_{1}) \cdot T}{m} \cdot 100 ,
где V — объем раствора бромноватокислого калия, израсходованный на титрование анализируемого раствора, см3;
V_{1} — объем раствора бромноватокислого калия, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см3;
T — массовая концентрация раствора бромноватокислого калия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм3, выраженная в г мышьяка на 1 см3 раствора;
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли мышьяка приведены в табл. 1.