Industrikalk - Bestämning av kemiskt bundet vatten i brand kalk enligt Karl Fischer med potentiometrisk slutpunktsbestämning Lime products for industrial purposes Determination of chemically bound water in quicklime according to Karl Fischer with potentiometric end point determination 1 Omfattning och tillämpning Denna standard beskriver analys av kemiskt bundet vatten i brand kalk eller andra brända kalkprodukter. Standarden beskriver hur analysen sker enligt direkttitreringsmetoden. De Karl Fischerlösningar som används i standarden är pyridinfria. Det är även möjligt att tillämpa återtitrering. För detta förfarande hänvisas till ISO 760. 2 Referenser ISO 760 Determination of water Karl Fischer method (General method) SS 13 40 12 Kalkprodukter Provtagning och provhantering 3 Princip Provet upphettas i en ugn vid 600 C varvid det kemiskt bundna vattnet drivs av. Den exakta mängden avdrivet vatten bestäms genom Karl Fischer titrering. Vid titreringen deltar vattnet i reaktioner med jod (12), svaveldioxid (SO 2 ), metanol (CH 3 OH) och en has. Då ändpunkten för titreringen nåtts och allt vatten förbrukats kommer I 2 att finnas i lösningen tillsammans med I- (se under pkt 4 reaktioner). Den under hela titreringen kontrollerade potentialen sjunker då drastiskt beroende på att jod reduceras vid katoden och jodidjoner oxideras vid anoden. Indikeringen av slutpunkten kan göras genom att man avläser ström istället för spänning. Det är dock samma underliggande elektrodprocess som är grund för indikeringen.
4 Reaktioner B betecknar den bas som neutraliserar under titreringen bildade syror och säkerstaller önskat ph- värde. I lösningen sker två olika reaktioner. Reaktionsprodukterna från dessa reagerar vidare 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Kemikalier och Iösningar Karl Fischer lösningsmedel pyridinfritt MERCK% 9241 eller motsvarande Karl Fischer titrerlösning pyridinfri MERCK s 9243 eller motsvarande Svavelsyra, H 2 SO 4, pro analysi, 95-97 % 4. Destillerat vatten Blykromat, PbCr0 4 Kvavgas N 2 Utrustning Porslinsskepp ca 100 mm x 20 mm Tvättflaska volym 0,51 Kolonn med magnesiumperklorat, Mg(ClO 4 )2xH 2 O, och glasull i ändarna Rörugn med uppvärmningsmöjlighet till 600 C, noggrannhet ± 10 C Ugnsrör till rörugn 6.6 Korkar genomförda med glasrör och passande ugnsrörets diameter saint slang passande glasrörets diameter 6.7 Titrerkärl med tappkran, lämplig volym 50-100 ml. Locket ska ha genomföringar för 2 st byrettspetsar, platinaelektrod, tillförsel från rörugnen samt torkrör med glasull och membranfilter 0,3 nm. Obs det är av största vikt att genomföringarna kan fås täta. 6.8 Automatism kolvbyrett. Obs kalibreras 6.9 Platinelektrod 6.10 Bruna glasflaskor för titrerlösning och lösningsmedel, lämplig volym 0,51 6.11 Korkar med torkrör, innehållande glasull och membranfilter, passande flaskorna under 6.10 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 Titroprocessor för automatism Karl Fischer titrering Spruta eller automatpipett. Obs kalibreras Ugn med möjlighet till uppvärmning till 1000 C Torkugn för torkning vid 130 C Exsickator med torkad blågel
7 Provtagning och prov 7.1 Provberedning Beträffande provtagning och provberedning hänvisas till SS 13 40 12. Slutlig malning av provet sker lämpligen i skivsvängkvarn. Provet skall efter malning uppgå till minst 30g. Det är av största vikt att provet behandlas, transporteras och förvaras fuktfritt. Ett lämpligt sätt är väl tillslutna glasburkar. Även plastburkar kan användas men de är inte fullständigt vattentäta. Observera att prover av brand kalk aldrig får torkas p.g.a. att deras hydroskopiska egenskaper gör att fukthalten ökar vid uppvärmningen. Analys av provet skall ske snarast möjligt efter provtagning p.g.a. den brända kalkens hydroskopiska egenskaper. 7.2 Skydd och säkerhet Vid arbete med brand kalk skall man alltid använda skyddsglasögon, sörja för god ventilation och använda arbetshandskar. Begär alltid varuinformationsblad från leverantören vid arbete med bränd kalk.
8 Analys 8.1 Förberedelser Alla delar i utrustningen måste torkas vid 130 C och svalna i exsickator innan de hopmonteras. Glödga porslinsskeppen i 1000 C och låt dem svalna i exsickator. Kontrollera att rörugnen är påslagen och håller rätt temperatur. Den bör ha varit påslagen minst två dygn före analys med ett lågt N 2 -flöde pålagt. Öka N 2 -flödet till arbetsflöde. Ett porslinsskepp med blykromat (PbCrO 4 ) skall finnas placerat så långt inne i rörugnen att det håller 300-400 C i temperatur. Blyckromaten skall eliminera störningar från organiska kväveföreningar och sulfider som kan finnas i provet. Ställ iordning Karl Fischer titratorn enligt medföljande manual. Det bör uppmärksammas att för varje tillsats av 15 ml Karl Fischer lösningsmedel kan titrering med 10 12 ml Karl Fischer titrerlösning ske. Detta möjliggör t.ex. två standardiseringstitreringar efter varandra eller titrering av flera prover efter varandra utan ny tillsats av Karl Fischer lösningsmedel. Om ytterligare titreringar görs finns risk att buffertkapaciteten överskrids. Sedan dagens analyser avklarats bör titrerkärlet fyllas av en blandning av de två Karl Fischer lösningarna för att stänga ute eventuell inträngande fukt. 8.2 Förtitrering Tillsätt 15 ml Karl Fischer lösning med automatbyrett till titrerkärlet och låt så stor del som möjligt komma i kontakt med titrerkärlets inneryta. Starta omröringen. Neutralisera med Karl Fischer titrerlösning. Iaktta största möjliga noggrannhet så att vattnet som lösts nätt och jämt neutraliseras. 8.3 Ställning av Karl Fischer Iösning Tillsätt 15 ml Karl Fischer lösning till titrerkärlet. Tillsätt 25 µl destillerat vatten till titrerkärlet. Starta omröraren och titrera med Karl Fischer titrerlikning till slutpunkt. Avläs åtgången Karl Fischer titrerlösning. Beräkna Karl Fischer titrerlösningens faktor enligt punkt 9. 8.4 Blanktitrering Tillsätt 15 ml Karl Fischer lösningsmedel till titrerkärlet. Starta omröraren och sätt in ett tomt glödgat porslinsskepp i ugnen. Titrera med Karl Fischer reagens lika lång tid som vid analys av proverna (ca 45 min). Avläs åtgången volym Karl Fischer titrerlösning. Åtgången dras sedan från erhållet värde vid senare analys av prov. 8.5 Analys av provet Väg in 6g ± 0,020g prov i ett glödgat porslinsskepp och notera invägd vikt. Tillsätt 15 ml Karl Fischer lösningsmedel till titrerkärlet och starta omröringen. Sätt in porslinsskeppet med provet i ugnen. Titrera med Karl Fischer titrerlösning till slutpunkt ca (45 min). Avläs åtgången av Karl Fischer titrerlösning. Beräkna provets halt av kemiskt bundet vatten enligt punkt 9.
9 Slutresultat 9.1 Beräkning av Karl Fischer titrerlösningens titer f = faktor för Karl Fischer titrerlösning m(h 2 O) = massan hos den mängd vatten som tillförts vid standardiseringen V (KFT) = åtgången volym av Karl Fischer titrerlösning 9.2 Beräkning av provets innehåll av kemiskt bundet vatten. c = innehåll kemiskt bundet vatten (%) V P KFT = åtgången volym Karl Fischer titrerlösning för provet V b KFT = åtgången volym Karl Fischer titrerlösning för blanktitrering m p = massan hos invägt prov 10 Kommentarer 10.1 Luftfuktighetens inverkan Vid analys av spårhalter kemiskt bundet vatten i brand kalk kommer variationer i luftfuktighet att påverka analysresultatet. För att inte variationer i luftfuktighet skall inverka menligt på analysen måste atmosfären utestängas från analysutrustningen i möjligaste mån. Detta kan ske genom flera olika åtgärder. noggrann torkning av utrustningen innan den tas i bruk fyllning av titrerkärlet med blandning av de båda Karl Fischer lösningarna mellan analystillfällena, t.ex. över natten luft inkommande utifrån får passera via torkmedel, membransfilter och gastvättflaskor (kiselgel kan med fördel användas som fuktindikator) titrerkärl med släta ytor bör användas blanktitreringar bör utföras för att reducers luftfuktighetens inverkan noggranna förtitreringar bör utföras _ titrerlösning med titer på ca 5 mg/l samt kort reaktionstid bör väljas för att minimera titrertiden 10.2 Varianter av Karl Fischer Iösningar Många olika Karl Fischer lösningar och Karl Fischer titrerlösningar har tagits fram för att möta speciella behov. Varje kemikalietillverkare har sina varianter. Beroende på analysuppställning och olika önskemål kring reaktionen kan val av lösningar göras. Variationer mellan olika lösningar kan vara två separata reagens/kombinerade reagens innehållande basen pyridin/pyridinfria innehållande annan bas lösningsmedel metanol/lösningsmedel etylenglykol monometyleter Karl Fischer titrerlösningens titer
11 Rapport En provningsrapport bör innehålla följande information Provningslaboratoriets namn och adress, provningsrapporten skall ha en entydig beteckning, alla sidor skall vara numrerade och totala antalet sidor anges, uppdragsgivarens namn och adress, syftet med provningen, beskrivning och identifikation av provföremålet, angivande av provtagningsförfarandet, provtagare o d, provföremålets ankomstdatum samt tidpunkt för provningens genomförande, beteckning på standard, eller beskrivning av metod eller rutin, uppgift om varje avvikelse, tillägg eller undantag från standard samt all annan information som är relevant för en specifik provning, provningsresultatet angivet i procent med två decimaler uppgift eller kommentarer om matosäkerheten (i tillämpliga fall), namnteckning av person(er) som är ansvarig för provningen samt datum för rapporten. 12 Litteratur Water determination by Karl Fischer titration. Theory and Applications. G. Wieland GIT VERLAG