ООО «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ
И ПРОЕКТНАЯ ФИРМА
МЕТОДИКА М-12
Санкт-Петербург 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИКИМетодика предназначена для измерения массовой концентрации алюминия (в том числе алюминия в соединениях) в промышленных выбросах в атмосферу фотометрическим методом в диапазоне: от 0,0025 до 20 мг/м3 на металлургических, сварочных, машиностроительных, химических, судостроительных, гальванических производствах. Мешающее влияние железа устраняется прибавлением аскорбиновой кислоты. 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙГраницы относительной погрешности измерений массовой концентрации алюминия ±25 % (при доверительной вероятности 0,95). 3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, РЕАКТИВЫ, МАТЕРИАЛЫ3.1. Средства измерения: Фотоколориметр или спектрофотометр, обеспечивающие измерение оптической плотности при длине волны 540 нм. ГОСТ 12083-78 ТУ-3-3-31314-77, ТУ-3-3-1741-84 Секундомер, класс 3, цена деления 0,2 с ГОСТ 5072-79 Е Весы аналитические ВЛР-200 ГОСТ 24104-80 Е Меры массы ГОСТ 7328-82 Е Барометр - анероид М-67 ГОСТ 23696-79 Е Термометр лабораторный, шкальный ТЛ-2, цена деления 1 °С ГОСТ 215-73 Е Электроаспиратор (модель 822) ГОСТ 13478-75 Колбы мерные (2-50-2, 2-100-2) ГОСТ 1770-74 Е Пипетки (1,0; 5,0; 10,0 см3) ГОСТ 20292-74 Е РН-метр ТУ 25-7410-003 или ТУ 25-7416-0171 3.2. Вспомогательные устройства: Трубка пробоотборная ГОСТ Р 50820-95 Фильтры АФА-ВП ТУ 95-743-80 Фильтродержатели ТУ 95-7205-77 Кварцевые тигли Н-100 ГОСТ 19908-80 или тигли платиновые ГОСТ 6563-75 Плитки электрические ГОСТ 14919 Электропечь сопротивления ТУ 16-681.139-86 камерная лабораторная 3.3. Реактивы: ГСО (водный раствор алюминия) 8059-94; 8061-94 Алюминон ч.д.а. ТУ 6-09-5205-85 Аммоний сернокислый ч.д.а. ГОСТ 3769-78 Натрий уксуснокислый, 3-х водный, кристаллический ч.д.а. ГОСТ 199-78 Натрия гидроокись ч.д.а. ГОСТ 4328-77 Кислота аскорбиновая ТУ 64-5-96 Кислота уксусная х.ч. ГОСТ 61-75 Калий сернокислый пиро (K2S2O7) ч.д.а. ГОСТ 7172-76 Спирт этиловый х.ч. ГОСТ 5963-67 Вода дистиллированная ГОСТ 6709 Алюминий оксид ч. ТУ 6-09-3428-78 4. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯМетод основан на способности иона алюминия образовывать с алюминоном (ауринтрикарбоновой кислоты триаммонийная соль, NH4OOCC6H3OH)2C = С6Н3(О)СООNН4) лак оранжево-красного цвета, представляющий собой комплексное соединение. Реакция осуществляется в слабокислом растворе при РН 4,5 ± 0,2 в присутствии сульфата аммония в качестве стабилизатора. 5. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ5.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.4.021. 5.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019. 5.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004. 5.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009. 5.5 Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. 5.6. Работы при анализе проб газа должны выполняться с соблюдением требований техники безопасности, регламентируемых «Основными правилами безопасной работы в химической лаборатории» 5.7 Работы, связанные с отбором проб на высоте, допускается проводить только при наличии прочных и устойчивых площадок, огражденных перилами. Обязательным является ознакомление со следующими инструкциями: - «Общие правила по технике безопасности при работе в химической лаборатории»; - «Правила пожарной безопасности на предприятиях газовой или химической промышленности», - «Правила пользования спецодеждой и предохранительными приспособлениями»; - «Оказание помощи при несчастных случаях». 6. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРАК работе допускаются лица, не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности, имеющие квалификацию инженера-химика или техника-химика, имеющие опыт работы и владеющие техникой анализа, прошедшие инструктаж по правилам работы с токсичными газами. 7. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ7.1 При отборе проб (ГОСТ 12.2.6.01-86).
7.2. При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия (по ГОСТ 15150-89).
8. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ8.1. Приготовление растворов. 8.1.1. Исходный градуировочный раствор концентрации алюминия 0,100 мг/см3. Исходный градуировочный раствор готовят из ГСО (концентрация 1 мг/см3). Для этого 10 см3 раствора ГСО вносят в колбу объёмом 100 см3 и доводят до метки подкисленной водой (раствор устойчив 3 месяца) 8.1.2. Приготовление рабочего градуировочного раствора с концентрацией алюминия 5,0 мкг/см3. В колбу объемом 100 см3 приливают 5,0 см3 исходного градуировочного раствора и доводят до метки подкисленной дистиллированной водой (устойчив неделю). 8.1.3. Приготовление концентрированного ацетатного буферного раствора (рН = 4,9 ± 0,1) 400 г трехводного уксуснокислого натрия помещают в мерную колбу объемом 1000 см3 и растворяют его при небольшом нагревании на водяной бане в 400 - 500 см3 дистиллированной воды. Раствор охлаждают, приливают 155 см3 ледяной уксусной кислоты и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой рН раствора контролируют на рН-метре и при необходимости доводят рН до 4,9, прибавляя небольшими порциями раствор NaOH или уксусной кислоты. (Устойчив в холодильнике 6 месяцев). 8.1.4. Приготовление разбавленного ацетатного буферного раствора (рН = 4,9 ± 0,1) Концентрированный буферный раствор разбавляют в 10 раз и рН контролируют на рН-метре (устойчив 1 месяц) 8.1.5. Приготовление раствора гидроксида натрия 40 г гидроксида натрия растворяют в воде, доводя объём до 100 см3 (хранить в полиэтиленовой посуде) 8.1.6. Приготовление раствора алюминона 0,5 г алюминона растворяют в 125 см3 нагретой до кипения дистиллированной воде, раствор охлаждают до комнатной температуры и прибавляют 125 см3 разбавленного ацетатного буферного раствора. Раствор готов к использованию сразу. Хранить в темной склянке. Устойчив 3 месяца. 8.1.7. Приготовление раствора сульфата аммония 50,0 г сульфата аммония растворяют в 100 см3 дистиллированной воды. 8.1.8. Подкисленная вода В 1000 см3 дистиллированной воды прилить 3 см3 концентрированной соляной кислоты 8.1.9. 5 % раствор аскорбиновой кислоты 5 г аскорбиновой кислоты растворяют в 95 см3 дистиллированной воды. 8.2. Построение градуировочной характеристики (ГХ). Для построения градуировочной характеристики, выражающей зависимость оптической плотности от массы алюминия в 6 см3 раствора, используют 5 градуировочных растворов, согласно табл. 1. Каждый раствор приготавливают и анализируют 5 раз. Градуировочные растворы для ГХ готовят из рабочего градуировочного раствора концентрацией 5 мкг/см3. Градуировочные растворы для ГХ Таблица 1
Одновременно готовятся нулевые пробы (не менее 2-х). Затем в каждую пробирку добавить последовательно: 0,2 см3 сульфата аммония; 0,1 см3 аскорбиновой кислоты; 2,0 см3 буферного раствора; 0,2 см3 алюминона. После прибавления каждого реактива растворы в пробирках перемешивать. Через 30 минут после прибавления последнего реактива замерить оптическую плотность при длине волны 540 нм и кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм. На основании полученных данных находят коэффициенты градуировочной характеристики: D = a + bm, (1) где: D - оптическая плотность раствора, единица оптической плотности; «а» и «b» - коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов по формулам: m - масса алюминия в 6 см3 раствора, мкг; (2) (3) где: - оптическая плотность i-го градуировочного раствора (среднее арифметическое 5-ти определений) относительно нулевой пробы, единица оптической плотности; n - количество градуировочных растворов; mi - масса алюминия в 6,0 см3 i-го градуировочного раствора, мкг. 8.3. Отбор проб На вертикальном прямолинейном участке газохода делают 2 взаимноперпендикулярных отверстия (Æ ≈ 2 см) и к ним приваривают штуцеры, длиной 1 - 3 см, закрывающиеся пробкой (рис. 3). Для отбора параллельных проб собирают 2 установки (Прил. 1). Пробоотборные трубки (ГОСТ Р 50820-95) из нержавеющей стали со сменными наконечниками вставляют в отверстие штуцера. К концу пробоотборной трубки при помощи резинового шланга присоединён фильтродержатель с заложенным в него фильтром АФА-ВП. Так как при отборе проб из горячих источников возможно налипание взвешенных веществ на внутреннюю поверхность пробоотборной трубки, то после отбора проб пробоотборную трубку высушивают при температуре 105 градусов и прочищают тонкой (Æ 1 мм, неалюминиевой) проволокой с узелком на конце. Взвешенные вещества собирают и анализируют на содержание алюминия. Полученный результат суммируют с результатом, полученным при анализе фильтров, (п. 8.4). Пробу отбирают течение 20 минут с оптимальной скоростью 20 дм3/мин., соблюдая условия изокинетичности. Одновременно отбирают 2 параллельные пробы. Примечание. Для обеспечения заданной скорости отбора подбирают диаметр носика пробоотборной трубки (4) где d - диаметр носика пробоотборной трубки, мм.; Wг - скорость газа в газоходе в месте отбора проб, м/с; Qг - объемный расход газовоздушной смеси, дм3/мин. После прохождения газом пробоотборной трубки, фильтродержателя и шлангов расход изменится за счет изменения температуры и давления и при прохождении газа через ротаметр аспиратора и во время замера будет равен: (5) где: Qp - расход газа, приведенный к условиям ротаметра, дм3/мин.; tp - температура у ротаметра, °С; tг - температура газа в газоходе, °С; После отбора проб фильтры складывают пополам, так, чтобы поверхность фильтра с алюминием находилась внутри и помещают в бумажную «рубашку». Пробы устойчивы при хранении. 8.4. Выполнение измерений В аналитической лаборатории фильтры с пробой помещают в тигли (платиновые или кварцевые). Смачивают несколькими каплями этилового спирта и озоляют на плитке до обугливания. Одновременно готовят нулевые пробы (не менее двух). Затем тигли с пробами переносят в муфель и, постепенно повышая температуру (t = 550 - 600 °С), озоляют до светлого осадка. После этого тигли охлаждают и добавляют ≈ 0,5 г пиросульфата калия. Осадок смешивают с K2S2O7 и снова ставят в муфель (t = 550 - 600 °С) для сплавления ≈ на 1 час (до исчезновения выделяющихся белых паров SO3). После охлаждения содержимое тиглей заливают 6 см3 дистиллированной воды. Растворяют сплав при нагревании на закрытой электроплитке с равномерным нагревом. Тигли должны быть закрыты крышками, чтобы не допустить упаривания. Затем берут аликвоту от 0,5 до 6 см3, если нужно, доводят дистиллированной водой до объёма 6 см3. При большом содержании алюминия аликвоту растворяют в колбах 50, 100, 250 см3, а оттуда уже берут 6 см3 и далее по методике: последовательно прибавляют 0,2 см3 сернокислого аммония, 0,1 см3 аскорбиновой кислоты, 2 см3 буферного раствора (рН-4,9), 0,2 см3 алюминона. После добавления каждого реактива пробы перемешивают. Через 30 минут замеряют оптическую плотность при длине волны 540 нм и кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм. 9. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯМассовую концентрацию алюминия С (мг/м3) определяют по формуле: (6) (8) где: m - масса алюминия в пробе, мкг; D - оптическая плотность раствора относительно нулевой пробы, ед. оптической плотности; «а» и «b» - коэффициенты, найденные по формулам наименьших квадратов (2, 3) при постройке градуировочной характеристики; K - коэффициент, учитывающий разбавление пробы; Vр - объем раствора после разбавления, см3; Vа - объем аликвоты раствора, см3; U0 - объем отобранной газовоздушной смеси, приведенной к нормальным условиям (0 °С, 101,3 кПа), дм3. (9) где U - объем газовоздушной смеси, отобранной на анализ, дм3 - найденный по формуле: U = T ∙ W (10) где: Т - время пропускания газа через ротаметр, мин.; W - расход газа, дм3/мин.; ΔРр - избыточное давление (разрежение) газа у ротаметра, кПа; tp - температура газовоздушной смеси перед ротаметром, °С; Р - атмосферное давление при отборе проб воздуха, кПа. За результат измерения массовой концентрации алюминия принимается среднее арифметическое результатов 2-х определений (11) где: С1 и С2 - результаты анализа, полученные в параллельных пробах, мг/м3. 10. КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ10.1. Контроль размаха значений оптической плотности градуировочного раствора проводится при построении градуировочной характеристики: (12) где: Kраз - норматив контроля, %; Di max и Di min - максимальное и минимальное значение оптической плотности в i-м градуировочном растворе; Kраз = 25 %. 10.2. Контроль погрешности построения градуировочной характеристики проводится при построении градуировочной зависимости. Результат контроля признается положительным при выполнении условия: (13) где: Kгр - норматив контроля, %; Dpac - оптическая плотность i-го градуировочного раствора, вычисленная по формуле (1) для соответствующего значения mi; - среднее арифметическое значение оптической плотности в одной серии градуировочного раствора; Kгр = 13 %. 10.3. Периодический контроль стабильности градуировочной характеристики Контроль стабильности градуировочной характеристики проводится не реже 1 раза в квартал, а также при смене реактивов. Контроль проводится по градуировочным растворам начала, середины и конца диапазона ГХ. Так же контроль проводят перед каждой серией рабочих проб. В этом случае контроль проводят по одной концентрации, значение которой приближается к определяемым величинам Контрольные растворы готовятся согласно табл. 1. Каждый раствор приготавливается и анализируется 2 раза. Результат контроля признается положительным при выполнении условия. (14) где: Kсм - норматив контроля, %; тi - масса алюминия в 6,0 см3 i-го контрольного раствора, (согласно таб. 1), мкг; тK - масса а алюминия в 6,0 см3 контрольного раствора, найденная по формуле (7), мкг (значение вычисляется как среднее из 2-х определений, расхождение между которыми не может превышать 15 %). Kсм = 20 %. 10.4. Контроль сходимости массовой концентрации алюминия в параллельных пробах Контролируемым параметром является относительный размах результатов параллельных определений, отнесенный к среднему арифметическому . Контроль проводится при выполнении каждого измерения. Результат контроля признается положительным при выполнении условия: (15) где: Ci min и Сi max - минимальное и максимальное значение массовой концентрации в параллельных определениях, мг/м3; - среднее арифметическое значение параллельных определений, мг/м3; R - норматив контроля, %, R = 30 %. 10.5. Контроль соблюдения условий выполнения аналитической процедуры Контроль проводится на стадии освоения методики, а также по требованию контролирующих организаций. Цель контроля - выявление возможных ошибок на стадиях обработки фильтра с отобранной пробой. Контроль проводят путем нанесения на фильтр (10,0 ± 0,5) мг оксида алюминия (предварительно прокалённого в течении 2 часов при температуре 600 °С). Обработку фильтра с навеской и измерение оптической плотности проводят согласно п. 8.4. Результат контроля признаётся положительным при выполнении условия: (16) где: 5290 - масса алюминия в 10 мг оксида алюминия, мкг; Kус - норматив контроля, % (Kус - 20 %), 11. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙРезультат измерения записывается в виде (С ± 0,25С), мг/м3 (Р = 0,95) Приложение 1
Рис. 1
Рис. 2 Схема отбора проб. 1. пробоотборная трубка; 2. фильтродержатель; 3. термометр; 4. тройник; 5. ртутный манометр; 6. аспиратор; 7. газоход Рис. 3 Положение пробоотборных трубок в газоходе при отборе проб ООО «Научно-производственная и проектная фирма «ЭКОСИСТЕМА»
Дополнения и изменения к «Методике выполнения измерений массовой концентрации алюминия в промышленных выбросах в атмосферу фотометрическим методом с алюминоном» М-12 В соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений» ниже перечисленные разделы методики читать в следующей редакции: 1. Характеристики погрешности измерений Расширенная неопределенность измерений (при коэффициенте охвата 2): 0,25С, где С - результат измерений массовой концентрации алюминия, мг/м3. Примечание: указанная неопределенность измерений соответствует границам относительной погрешности ±25 % при доверительной вероятности 0,95. 10. Контроль точности результатов измерений 10.1. Проверка приемлемости выходных сигналов фотоэлектроколориметра, полученных в условиях повторяемости. Проверяемым параметром является размах значений оптической плотности раствора. Проверка осуществляется при проведении градуировки, при периодической проверке градуировочной характеристики и при проведении анализов. Результат проверки признается приемлемым при выполнении условия: (12) где: Kраз - норматив в относительной форме (допускаемое расхождение результатов измерений), соответствующий вероятности 0,95; Краз = 25 %; Di max, Di min - максимальное и минимальное значения оптической плотности в i-м растворе; Di cp - среднее арифметическое значение результатов измерений оптической плотности раствора. Если результаты измерений не удовлетворяют указанному условию, то необходимо проверить исправность прибора. 10.2. Проверка правильности построения градуировочной характеристики, полученной в условиях повторяемости Проверка проводится при каждом построении градуировочной характеристики. Градуировочная характеристика признаётся правильной при выполнении условия: (13) где: Kгр - норматив в относительной форме (допускаемое расхождение результатов измерений), соответствующий вероятности 0,95; Kгр = 13 %; Dpac - оптическая плотность i-го градуировочного раствора, полученная расчетным путем по формуле (1) для соответствующего значения mi; - среднее арифметическое значение оптической плотности в одной серии градуировочного раствора. Если результаты измерений не удовлетворяют указанному условию, то необходимо проверить чистоту посуды и соответствие посуды и реактивов стандартам или техническим условиям. Затем готовят дополнительно две серии градуировочных растворов, проводят измерения и проверяют правильность построения градуировочной характеристики. 10.3. Периодический контроль градуировочной характеристики Контроль градуировочной характеристики проводится не реже одного раза в квартал, а так же при смене реактивов, места положения фотоэлектроколориметра. Контроль проводится по градуировочным растворам начала, середины и конца градуировочного графика. Так же контроль проводят перед каждой серией рабочих проб. Контрольные растворы готовят согласно табл. 1. Каждый раствор приготавливается и анализируется 2 раза. Результат контроля признаётся удовлетворительным при выполнении условия: (14) где: Kст - норматив контроля в относительной форме (допустимое расхождение результата измерения с опорным значением), соответствующий вероятности 0,95; Kст = 20 %; mi - масса алюминия в 6,0 см3 i-го контрольного раствора (согласно табл. 1), мкг; mk - масса алюминия в 6.0 см контрольного раствора, найденная по формуле (7), мкг. Значение mk вычисляется как среднее арифметическое значение 2-х определений, расхождение между которыми не должно превышать 15 %. Если результаты измерений не удовлетворяют указанному условию, то необходимо проверить чистоту посуды и соответствие посуды и реактивов стандартам или техническим условиям, затем приготовить дополнительно по два контрольных раствора и повторить контроль. 10.4. Проверка приемлемости полученных значений массовых концентрации алюминия в параллельных пробах Проверкой приемлемости является относительный размах результатов параллельных определений, отнесенный к среднему арифметическому значению . Проверка проводится при выполнении каждого измерения. Результат проверки признается удовлетворительным при выполнении условия: (15) где: R - норматив в относительной форме, соответствующий вероятности 0,95; R = 30 %; Сi max и Ci max - минимальное и максимальное значения массовой концентрации в параллельных определениях, мг/м3; - среднее арифметическое значение двух параллельных определений, мг/м3. Если результаты измерений не удовлетворяют указанному условию, то необходимо проверить чистоту посуды и соответствие посуды и реактивов стандартам или техническим условиям, отбор проб и проверку повторить. 10.5. Контроль правильности соблюдения условий выполнения аналитической процедуры Контроль проводится на стадии освоения методики, а также по требованию контролирующих организаций. Цель контроля - выявление возможных ошибок на стадии обработки фильтра с отобранной пробой. Контроль проводится путем нанесения на фильтр (10,0 ± 0,5) мг оксида алюминия, предварительно прокалённого в течение 2 часов при температуре 600 °С. Обработку фильтра с навеской и измерение оптической плотности проводят согласно п. 8.4. Результат контроля признаётся удовлетворительным при выполнении условия: (16) где: 5290 - масса алюминия в 10 мг оксида алюминия, мкг; Kус - норматив контроля в относительной форме, соответствующий вероятности 0,95; Kус = 20 %. При постоянной работе рекомендуется регистрировать результаты контроля на контрольных картах, руководствуясь ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. В этом случае нормативы, указанные в МВИ, используют в качестве первоначальных пределов действия, которые затем корректируют по накопленным в лаборатории данным. КОМИТЕТ
СВИДЕТЕЛЬСТВО об аттестации МВИ № ______________ № 2420/73-99 Методика выполнения измерений массовой концентрации алюминия в промышленных выбросах, разработанная ООО «Научно-производственная и проектная фирма «ЭКОСИСТЕМА» (199155, Санкт-Петербург, ул. Уральская, 17) и регламентированная в документе М-12 «Методика выполнения измерений массовой концентрации алюминия в промышленных выбросах в атмосферу фотометрическим методом с алюминоном» (СПб, 1999 г.) аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96. Аттестация осуществлена по результатам метрологической экспертизы материалов по разработке МВИ. В результате аттестации МВИ установлено, что МВИ соответствует предъявленным к ней метрологическим требованиям и обладает основными метрологическими характеристиками, приведенными на оборотной стороне свидетельства. Дата выдачи свидетельства 25 октября 1999 г.
Метрологические характеристики МВИ: Диапазон измерений массовой концентрации алюминия: от 0,0025 до 20 мг/дм3. Границы относительной погрешности результата измерений (при доверительной вероятности 0,95): ±25 % Нормативы контроля точности результатов измерений:
Методика М-12 прошла с положительным результатом экспертизу в НИИ «АТМОСФЕРА» Госкомитета РФ по охране окружающей среды (Заключение № 105/33-09 от 19.10.1999 г.) СОДЕРЖАНИЕ
|