Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11151:2015 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 9292:1988) quy định phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin nhằm xác định chính xác hàm lượng sắt tổng trong quặng và tinh quặng mangan. Dưới đây là phần tóm tắt chi tiết và chuyên sâu nội dung phần mở đầu cùng các điều khoản cốt lõi từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.

Điều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của phương pháp phân tích hóa học:

• Đối tượng áp dụng: Tiêu chuẩn được áp dụng đối với các loại quặng mangan tự nhiên, quặng mangan đã qua xử lý (tinh quặng) và các sản phẩm kết tụ từ quặng mangan (như quặng thiêu kết hoặc quặng vê viên).
• Giới hạn hàm lượng phân tích: Phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin được thiết kế chuyên biệt để xác định hàm lượng sắt tổng nằm trong dải nồng độ từ 0,5 % (khối lượng) đến 6 % (khối lượng).
• Yêu cầu phối hợp: Tiêu chuẩn này không hoạt động độc lập mà phải được áp dụng đồng thời với các tiêu chuẩn liên quan về quy trình lấy mẫu, chuẩn bị mẫu thử và xác định độ ẩm của quặng mangan để đảm bảo tính đồng bộ và chính xác của kết quả phân tích cuối cùng.

Để đảm bảo tính chuẩn xác khi thực hiện phép thử, việc áp dụng tiêu chuẩn đòi hỏi phải viện dẫn và tuân thủ các tài liệu kỹ thuật nền tảng sau đây:

• TCVN 10559 (ISO 4297): Tiêu chuẩn về quặng và tinh quặng mangan - Hướng dẫn chung về phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử hóa học.
• TCVN 11150 (ISO 312): Tiêu chuẩn về quặng mangan - Phương pháp xác định hàm lượng ẩm hoạt hóa của các mẫu phân tích bằng phương pháp khối lượng.
• Lưu ý pháp lý: Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung nếu có).

Nguyên tắc hóa học và vật lý của phương pháp đo phổ 1,10-phenantrolin được quy định chặt chẽ theo các bước tuần tự sau:

• Phân hủy mẫu ban đầu: Mẫu thử được hòa tan và phân hủy bằng hỗn hợp axit mạnh gồm axit clohydric và axit nitric để giải phóng các ion sắt vào dung dịch.
• Xử lý phần không tan (bã lọc): Tiến hành lọc tách phần cặn không tan. Phần cặn này sau đó được tro hóa và nung chảy bằng chất chảy thích hợp như kali pyrosulfat (hoặc hỗn hợp natri cacbonat và natri tetraborat) để hòa tan triệt để lượng sắt còn sót lại trong liên kết silicat hoặc các khoáng vật khó tan.
• Gộp dung dịch: Hòa tan khối nóng chảy bằng axit clohydric loãng, sau đó gộp chung với dung dịch lọc chính thu được ở bước đầu tiên để thu hồi toàn bộ lượng sắt có trong mẫu.
• Khử sắt về dạng hóa trị II: Sử dụng hydroxylamin hydroclorid làm chất khử để chuyển đổi toàn bộ ion sắt (III) trong dung dịch về dạng sắt (II).
• Tạo phức màu đặc trưng: Cho sắt (II) phản ứng với thuốc thử 1,10-phenantrolin trong môi trường dung dịch đệm axetat được kiểm soát nghiêm ngặt ở độ pH tối ưu (từ 5,0 đến 6,0) để tạo thành một phức chất màu đỏ-cam bền vững.
• Đo quang phổ: Tiến hành đo độ hấp thụ quang của dung dịch phức màu ở bước sóng cực đại khoảng 510 nm bằng thiết bị đo phổ (máy quang phổ hoặc thiết bị đo màu phù hợp) để tính toán ra hàm lượng sắt dựa trên đường chuẩn đã xây dựng.

Tiêu chuẩn yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng hóa chất sử dụng. Trong suốt quá trình phân tích, chỉ được phép sử dụng các thuốc thử thuộc loại tinh khiết phân tích (TKPT) và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương:

• Các axit đậm đặc và dung dịch loãng: Axit clohydric (HCl, d = 1,19 g/ml), axit nitric (HNO3, d = 1,40 g/ml), axit sulfuric (H2SO4, d = 1,84 g/ml) và các dung dịch pha loãng của chúng theo tỷ lệ thể tích quy định (ví dụ: HCl 1+1, HCl 1+50, H2SO4 1+1, H2SO4 1+9).
• Chất nóng chảy: Kali pyrosulfat (K2S2O7) khan hoặc hỗn hợp natri cacbonat (Na2CO3) khan và natri tetraborat (Na2B4O7) khan theo tỷ lệ khối lượng 2:1.
• Chất khử: Dung dịch hydroxylamin hydroclorid (NH2OH.HCl), nồng độ 100 g/l (được chuẩn bị mới hoặc bảo quản trong chai tối màu).
• Thuốc thử tạo màu: Dung dịch 1,10-phenantrolin monohydrat (C12H8N2.H2O), nồng độ 2,5 g/l.
• Dung dịch đệm axetat: Được chuẩn bị bằng cách hòa tan khoảng 100 g amoni axetat (CH3COONH4) trong nước, thêm 120 ml axit axetic băng (CH3COOH) và pha loãng bằng nước đến thể tích 1 lít để duy trì môi trường pH ổn định cho phản ứng tạo phức.
• Dung dịch sắt tiêu chuẩn:
  • Dung dịch gốc (chứa 0,1 g sắt trong 1 lít): Được chuẩn bị bằng cách hòa tan sắt kim loại có độ tinh khiết không dưới 99,9 % trong axit clohydric loãng, hoặc hòa tan một lượng muối sắt tương đương, sau đó định mức chính xác.
  • Dung dịch tiêu chuẩn làm việc (chứa 0,01 g sắt trong 1 lít): Được pha loãng từ dung dịch gốc ngay trước khi sử dụng để xây dựng đường đồ thị chuẩn.