ГОСТ Р ИСО 15587-1-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Вода. Минерализация проб смесью соляной и азотной кислот для определения некоторых элементов
Приложение C
(справочное)
МИНЕРАЛИЗАЦИЯ В ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАГРЕВАНИЯ
МИКРОВОЛНОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
C.1 Сущность метода
Аликвоту пробы воды, которая может содержать до 20 г/дм3 взвешенных веществ и до 5 г/дм3 общего органического углерода, смешивают с царской водкой и нагревают в микроволновой печи до температуры выше температуры кипения, максимально до 175 °C. При температуре кипения 103 °C (при давлении 101,3 кПа) минимальная длительность минерализации составляет 120 мин. Максимальную длительность минерализации при этой температуре устанавливают равной четырехкратной минимальной длительности. Установлено, что как минимальная, так и максимальная длительность уменьшаются в два раза с увеличением температуры выше температуры кипения на каждые 15 °C.
Полученному минерализату при необходимости дают отстояться до оседания осадка.
C.2 Реактивы
Используют реактивы, приведенные в разделе 5 настоящего стандарта. Проверяют их чистоту путем анализа холостой пробы <1>.
--------------------------------
<1> Для проведения анализа холостой пробы отбирают воду (5.1) в объеме, равном объему пробы анализируемой воды, и проводят ее через все стадии обработки аналогично пробам анализируемой воды. Требования к приемлемости значения холостой пробы устанавливают в стандарте на метод измерений массовой концентрации элемента в пробе воды.
C.3 Оборудование
C.3.1 Реакционный сосуд, выполненный из инертного материала (например, из фтороуглерода с крышкой из того же материала), пригодный для безопасного применения в указанном диапазоне температур, вместимостью 100 см3.
C.3.2 Микроволновая печь с контролем температуры или контролем мощности в комбинации с измерением давления.
Точность измерений температуры и давления гарантирует работу в пределах заштрихованного диапазона на рисунке 1 настоящего стандарта. Это обеспечивает также прослеживаемость к национальным или международным эталонам температуры и давления.
Микроволновая печь должна обеспечивать равномерное распределение энергии, поступающей к пробам.
Камера микроволновой печи должна быть хорошо вентилируемой и стойкой к коррозии. Вентиляция в микроволновых устройствах с контролем мощности должна быть достаточно сильной, чтобы поддерживать комнатную температуру внутри камеры.
C.3.3 Мерная колба <1> из боросиликатного стекла вместимостью 50 см3.
C.3.4 Термометр, откалиброванный относительно национального или международного эталона <2>. Диапазон калибровки должен перекрывать диапазон не менее чем от 10 °C до 50 °C при точности измерений до +/- 0,1 °C.
--------------------------------
<1> Следует применять мерные колбы по ГОСТ 1770-74 2-го класса точности.
<2> При использовании настоящего стандарта следует применять термометры, поверенные в установленном порядке.
C.3.5 Градуированные пипетки <1> или диспенсеры.
--------------------------------
<1> Следует применять градуированные пипетки по ГОСТ 29227-91, или пипетки с одной отметкой по ГОСТ 29169-91 2-го класса точности, или пипеточные дозаторы по ГОСТ 28311-89.
C.4 Отбор проб
Пробы воды консервируют и обрабатывают в соответствии с ИСО 5667-3 <1>.
--------------------------------
<1> Следует руководствоваться требованиями ГОСТ 31861-2012 с учетом стандартов на метод измерений массовой концентрации элемента в пробе воды.
Отбирают аликвоту (25,0 +/- 0,1) см3 хорошо перемешанной гомогенной пробы воды.
Если взвешенные вещества делают невозможным отбор представительной аликвоты известного объема, порцию пробы для анализа отбирают иным способом, например взвешиванием. Рассчитывают объем, исходя из ее массы, по возможности, скорректированной на массу и плотность твердых веществ. Указывают неопределенность объема, если она превосходит 0,1 см3.
C.5 Процедура минерализации
Тщательно промывают кислотой все части аппаратуры, которые контактируют с минерализатом, а также мерную посуду (например, теплой азотной кислотой (5.3), разбавленной до 10% по объему водой степени чистоты 1 (5.1).
Отбирают аликвоту пробы (25,0 +/- 0,1) см3 и переносят ее в реакционный сосуд (C.3.1).
Добавляют (6,0 +/- 0,2) см3 соляной кислоты (5.2), а затем (2,0 +/- 0,2) см3 азотной кислоты (5.3). При сильном вспенивании добавляют одну или несколько капель антивспенивателя (5.4).
Перемешивают и оставляют смесь до завершения видимой химической реакции.
Закрывают реакционный сосуд и взвешивают его. Помещают реакционный сосуд в микроволновую печь (C.3.2).
Устанавливают программу функционирования микроволнового устройства с контролем мощности.
Медленно повышают температуру минерализуемой смеси до температуры Td в диапазоне между температурой кипения 103 °C (при давлении 101,3 кПа) и температурой 175 °C.
Проводят минерализацию в течение периода времени 
не менее 10 и не более 480 мин при давлении 101,3 кПа.
Выбирают значения Td и таким образом, чтобы точка на рисунке 1 настоящего стандарта, соответствующая этим значениям, оставалась в пределах заштрихованной области.
Когда минерализация закончится, реакционному сосуду дают охладиться.
Взвешивают реакционный сосуд и делают вывод об успешном прохождении минерализации, если потеря массы соответствует потере массы для стандартного образца <1>, для которого известно, что минерализация проходит успешно <2>.
--------------------------------
<1> Применяют государственный стандартный образец состава раствора определяемого элемента.
<2> В лаборатории проводят контроль качества измерений в соответствии с требованиями стандарта на метод измерений массовой концентрации определяемого элемента в пробе воды.
Вскрывают реакционный сосуд и помещают под вытяжную вентиляцию.
Декантируют минерализат в очищенную кислотой мерную колбу (C.3.3).
Для количественного переноса аналитов реакционный сосуд промывают водой степени чистоты 1 (5.1) и переносят смывы в ту же мерную колбу.
Доводят объем жидкости в колбе до метки <1> после добавления реактивов, которые требуются для последующей подготовки пробы и анализа.
--------------------------------
<1> При доведении объема до метки следует применять воду по 5.1 настоящего стандарта.
Минерализат готов для проведения определения.
C.6 Процедура установления зависимости между мощностью микроволнового излучения и температурой для систем с измерением давления, контролируемых по мощности
C.6.1 Общие требования
Контроль нагрева в некоторых закрытых микроволновых системах для минерализации осуществляется по мощности, а не по температуре. Они должны быть оснащены датчиком для измерений давления в сосуде. Процедура установления зависимости между температурой минерализации и мощностью приведена в C.6.2 и C.6.3.
C.6.2 Калибровка мощности
Калибровку мощности для лабораторных микроволновых устройств проводят периодически. Изменения более чем на 10 Вт в верхней части диапазона электрической мощности устройства требуют проведения повторной калибровки.
Обычно достаточно проведения калибровки два раза в течение года.
Метод калибровки, требующийся для лабораторных микроволновых устройств, зависит от типа электронной системы, использованной изготовителем устройства, для регулирования мощности микроволнового излучения. Небольшое число устройств характеризуются точной и прецизионной линейной зависимостью между установленной электрической мощностью (в процентах от максимального значения) и мощностью микроволнового излучения, поглощенного пробой (далее - мощность микроволнового излучения). В тех случаях, когда использованы линейные схемы, калибровочная характеристика может быть установлена по методу двух точек. В иных случаях используют многоточечный метод.
Многоточечная калибровка включает измерения поглощенной мощности в широком диапазоне значений мощности.
Калибровочные точки должны быть сосредоточены вблизи обычно используемого рабочего диапазона. Нелинейность обычно проявляется у верхней границы диапазона калибровки.
Измеряют мощность микроволнового излучения, поглощенного пробой, при значении электрической мощности, равном 100% и 50% от максимального, согласно описанной ниже процедуре и находят значение электрической мощности (в процентах от максимального), соответствующее заданному промежуточному значению мощности микроволнового излучения, используя прямую линию, проходящую через эти две точки. При найденном значении электрической мощности измеряют мощность микроволнового излучения. Если измеренное значение мощности микроволнового излучения не соответствует заданному в пределах +/- 10 Вт, то используют многоточечную калибровку.
Выдерживают при комнатной температуре массу воды, примерно 1000 г, в стакане, который значимо не поглощает микроволновое излучение (полиэтилен, полипропилен; стекло не рекомендуется).
Измеряют начальную температуру воды с точностью до +/- 0,1 °C.
Помещают закрытый крышкой стакан в микроволновую печь.
Включают микроволновое излучение при заданном значении электрической мощности на заданный период времени, например 120 с.
Вынимают стакан.
Интенсивно перемешивают воду.
Измеряют конечную температуру воды с точностью до +/- 0,1 °C.
Мощность микроволнового излучения P, Вт, рассчитывают по формуле
, (C.1)
где 
- разность конечной и начальной температур, °C;
m - масса воды в стакане, г;
Cp - удельная теплоемкость воды при постоянном давлении (Cp = 4,18 Дж·г-1·К-1);
t - заданный период времени, с (например, t = 120 с).
C.6.3 Калибровка температуры
При постоянной комнатной температуре измеряют давление пара в реакционном сосуде при минерализации p, кПа, при различных значениях электрической мощности, используя (25,0 +/- 0,1) см3 воды степени чистоты 1 (см. 5.1), смешанной с точно таким же объемом свежеприготовленной царской водки, как при проведении минерализации проб.
Используют всю программу задания мощности в микроволновой печи и используют для каждого значения мощности идентичную порцию раствора смеси соляной и азотной кислот.
Температуру минерализации Td, °C, соответствующую измеренному значению давления паров раствора смеси соляной и азотной кислот p, кПа, рассчитывают по формуле
. (C.2)
Затем для каждого значения электрической мощности находят соответствующее значение мощности микроволнового излучения согласно C.6.2, после чего устанавливают зависимость между температурой минерализации и мощностью микроволнового излучения в качестве калибровочной характеристики.
Калибровку температуры проводят заново всякий раз, когда были проведены изменения микроволновой системы, например для определенного типа реакционного сосуда (геометрия, материал), состава минерализуемой пробы или объема минерализата.
При анализе проб полученную калибровочную характеристику используют следующим способом:
- выбирают температуру Td для минерализации пробы;
- находят требуемую мощность микроволнового излучения;
- находят значение электрической мощности, используя калибровку по мощности по C.6.2.
Примечания
1 Применимость процедуры ограничена температурами менее 120 °C вследствие влияния расширения воздуха внутри сосуда.
2 Температурная калибровочная характеристика справедлива для значения комнатной температуры во время калибровки (Ta,cal). Если комнатная температура при проведении минерализации проб (Ta,sample) отличается от этого значения, то необходимо внести поправку для рассчитанной по формуле (C.2) температуры, равную (Ta,sample - Ta,cal). Проверяют, соответствуют ли при этом условия минерализации заштрихованной области на рисунке 1 настоящего стандарта.
C.7 Отчет
Отчет о проведении минерализации должен быть оформлен либо отдельно, либо в совокупности с протоколом последующего аналитического определения. В любом случае он должен содержать:
a) ссылку на настоящий стандарт;
b) идентификацию пробы воды;
c) объем аликвоты и его неопределенность, если неопределенность превышает 0,5%;
d) условия минерализации;
e) любые отклонения от метода настоящего приложения.
Подписаться на обновления