ГОСТ 33696-2015 (ISO 10416:2008). Межгосударственный стандарт. Растворы буровые. Лабораторные испытания
8 Ртуть в барите для буровых растворов
8.1 Принципы
8.1.1 Данный метод предоставляет определение содержания ртути (Hg) в барите для буровых растворов. Для исследования используют метод атомной абсорбции холодного пара после вываривания и окисления пробы для гарантии того, что большая часть Hg в пробе растворена в водной среде и преобразована в ионы ртути.
8.1.2 Метод атомной абсорбции холодного пара основывается на поглощении энергии света длиной волны 253,7 нм от паров ртути. Hg восстанавливается до элементарной ртути и удаляется из раствора в закрытой системе. Пары Hg проходят через ячейку, помещенную в световой путь лампы - излучателя ртути. Спектральная поглощаемая способность (пиковое значение) измеряется как функция от содержания ртути.
8.2 Реактивы и оборудование
8.2.1 Дистиллированная вода, соответствующая требованиям ГОСТ 6709.
Для подготовки всех реактивов, калибровочных стандартов и воды для растворения используют дистиллированную воду.
Примечание - Специальные реактивы с низким содержанием ртути доступны для химических веществ, приведенных в 8.2.2 - 8.2.7.
8.2.2 Соляная кислота (HCl), х.ч., концентрированная.
8.2.3 Азотная кислота (HNO3), х.ч., концентрированная.
8.2.4 Смесь азотной и соляной кислот.
Готовят непосредственно перед использованием, осторожно добавив три объема концентрированной соляной кислоты (HCl) в один объем концентрированной азотной кислоты (HNO3).
8.2.5 Соляная кислота, cHCl = 1,2 моль/л.
Добавляют 100 см3 концентрированной соляной кислоты (HCl) в 500 см3 воды в градуированную колбу вместимостью 1000 см3. Разводят водой до метки 1000 см3.
8.2.6 Хлорид олова, х.ч., раствор.
Добавляют 10 г хлорида олова (SnCl2) в 50 см3 соляной кислоты (HCl) концентрацией 1,2 моль/л (см. 8.2.5) в колбу вместимостью 100 см3. Разводят до метки соляной кислотой концентрацией 1,2 моль/л.
8.2.7 Гидрохлорид гидроксиламина, х.ч., раствор.
Растворяют 12 г гидрохлорида гидроксиламина в воде и доводят до метки 100 см3 дистиллированной и деионизированной водой.
8.2.8 Перманганат калия, х.ч., 5% раствор.
Растворить 5 г перманганата калия (KMnO4) в 100 см3 воды.
8.2.9 Персульфат калия, х.ч., раствор.
Растворяют 50 г персульфата калия (K2S2O8) в воде и доводят до 1000 см3 горячей водой (60 °C) (140 °F).
8.2.10 Ртуть, основной раствор (1 см3 раствора = 1 мг Hg, который эквивалентен стандарту с концентрацией Hg 1 г/дм3).
Растворяют 0,1354 г хлорида ртути в 75 см3 воды. Добавляют 10 см3 концентрированного HNO3 и доводят объем до 100 см3.
Примечание - Коммерческий основной раствор Hg является доступным и может быть использован в качестве альтернативы приготовления основного раствора.
8.2.11 Ртуть, промежуточный раствор (раствор 1 см3 = 10 мкг Hg, который эквивалентен стандарту с концентрацией Hg 10 мкг/см3 или 10 мг/дм3).
Пипеткой отмеряют 1 см3 основного раствора Hg в колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки водой, содержащей 10 см3 концентрированной HNO3 на 1000 см3. Раствор устойчив в течение нескольких недель.
Стандарты Hg с более низкой концентрацией (менее 10 мкг/см3) следует хранить в стеклянной емкости, чтобы избежать потери/увеличения Hg от взаимодействия с атмосферой.
8.2.12 Ртуть, рабочий раствор (раствор 1 см3 = 0,1 мкг Hg, который эквивалентен стандарту с концентрацией Hg 0,1 мкг/см3 или 0,1 мкг/дм3).
Пипеткой отмеряют 1 см3 промежуточного раствора Hg в колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки водой, содержащей 10 см3 концентрированной HNO3 на 1000 см3.
8.2.13 Атомно-абсорбционный спектрофотометр.
Любой атомно-абсорбционный элемент, оснащенный фоновым компенсатором и аппаратно-программным блоком для пробы, в который можно установить подходящую поглощающую ячейку. Следует пользоваться рекомендациями изготовителя по настройке оборудования.
Оборудование, специально разработанное для измерения ртути по методу холодного пара, является коммерчески доступным и может быть альтернативой атомно-абсорбционному спектрофотометру.
8.2.14 Ртутный полый катод или газоразрядная лампа с электродом.
8.2.15 Самописец.
Является подходящим любой многодиапазонный самописец с переменной скоростью, совместимый с системой обнаружения ультрафиолета.
8.2.16 Поглощающая ячейка.
Стандартные спектрофотометрические ячейки длиной 100 мм (4,0 дюйма) могут использоваться при наличии кварцевых торцовых окошек. Ячейка присоединяется к горелке и поддерживается прямолинейно в луче света для получения максимального коэффициента пропускания.
Примечания
1 Подходящие ячейки могут быть сконструированы из стеклянной трубки размерами D = 25 мм (1,0 дюйма) x 100 мм (4,0 дюйма) длины, с кварцевыми окошками диаметром 25 мм (1,0 дюйма) x 1,6 мм (1/16 дюйма) толщины, прикрепленными на торцах. Входной и выходной порты для газа [также стеклянные, но D = 8 мм (3/16 дюйма)], прикрепленные на расстоянии 13 мм (5/8 дюйма) от каждого торца.
2 Более длинные ячейки [например, 300 мм (12,0 дюймов)] характерны для отделяемых систем Hg и обеспечивают более низкие пределы обнаружения.
8.2.17 Источник газа, азот или аргон.
8.2.18 Расходомер, способный к измерению расхода газа, равного 1 дм3/мин.
8.2.19 Аэратор, состоящий из прямой стеклянной фритты, имеющей грубую пористость.
Чистая гибкая пластмассовая труба используется для прохождения пара Hg из колбы для проб до поглощающей ячейки и обратно.
8.2.20 Осушительный патрон диаметром 150 мм (6 дюймов) x 20 мм (3/4 дюйма), содержащий 20 г перхлората магния, упакованный с использованием стеклянного волокна на обоих торцах.
8.2.21 Сосуд для реакции, стеклянная емкость вместимостью от 250 до 300 см3, оснащенная стеклянным круглым соединением.
Склянка для промывания газов является наиболее подходящей в качестве сосуда для реакций.
8.2.22 Сосуд для вываривания, колба вместимостью 250 см3 со стеклянным круглым соединением с конденсатором с водяным охлаждением.
8.2.23 Фильтровальная ячейка, любое оборудование, способное фильтровать вываренные пробы через фильтровальную бумагу номер 40 или 42.
8.3 Приготовление стандартов
Примечание - Некоторое оборудование для обнаружения ртути требует стандарты с концентрациями ртути в десять раз выше.
8.3.1 Стандарт Hg 0,005 мкг/см3: перемешивают 5 см3 рабочего раствора Hg (8.2.12) в градуированной колбе вместимостью 100 см3 и доводят до метки соляной кислотой (HCl) концентрацией 1,2 моль/л.
8.3.2 Стандарт Hg 0,010 мкг/см3: перемешивают 10 см3 рабочего раствора Hg в градуированной колбе вместимостью 100 см3 и доводят до метки согласно 8.3.1.
8.3.3 Стандарт Hg 0,020 мкг/см3: перемешивают 20 см3 рабочего раствора Hg в градуированной колбе вместимостью 100 см3 и доводят до метки согласно 8.3.1.
8.3.4 Стандарт Hg 0,050 мкг/см3: перемешивают 50 см3 рабочего раствора Hg в градуированной колбе вместимостью 100 см3 и доводят до метки согласно 8.3.1.
8.4 Вываривание пробы
8.4.1 Взвешивают 2,0 г пробы барита для буровых растворов и помещают в колбу вместимостью 250 см3.
8.4.2 Добавляют 40 см3 смеси азотной и соляной кислот, 15 см3 KMnO4 и 8 см3 K2S2O8 в колбу и нагревают в колбе с обратным холодильником в течение 60 мин. с помощью конденсатора с водным охлаждением в вытяжном шкафу. Охлаждают.
Примечание - Следует принять необходимые меры для предотвращения потери ртути во время вываривания.
8.4.3 Добавляют 6 см3 раствора гидрохлорида гидроксиламина для уменьшения излишнего перманганата до потери цвета раствора.
8.4.4 Позволяют твердым частицам отстояться и фильтруют раствор через фильтровальную бумагу номер 42 или 40 в колбу вместимостью 100 см3. Несколько раз промывают водой сосуд для вываривания и остаток на фильтре. Доводят водой до метки.
8.4.5 Готовят холостую пробу, выполняя процедуры по 8.4.2 - 8.4.4 без пробы.
8.5 Проверка на восстановление Hg во время вываривания
8.5.1 Перемешивают 10 см3 рабочего раствора (см. 8.2.12), содержащего 1,0 мкг Hg, в один из сосудов для вываривания вместимостью 250 см3.
8.5.2 Очищают согласно процедурам по 8.4.2 - 8.4.4.
8.6 Анализ стандартов и проб
Примечание - Вследствие токсичности ртутного пара следует избегать его вдыхания. Необходимо включить заслонку в системе для прохождения пара через абсорбирующую среду эквивалентными объемами KMnO4 с концентрацией 0,1 моль/л и 10% H2SO4.
8.6.1 Включают систему Hg, регулируют расход воздуха и обнуляют оборудование согласно техническим требованиям изготовителя.
Примечание - Каждая система для определения Hg имеет несколько различные физические конструкции и методологии. Система, указанная ниже, служит одним из полезных примеров однопроходной конструкции.
8.6.2 Перемешивают 5 см3 раствора хлорида олова в сосуд для реакции, содержащий 100 см3 воды, и позволяют промывочному газу проходить через оборудование для аэрации и поглощающую ячейку до полного отсутствия сигнала спектральной поглощательной способности.
8.6.3 Отклоняют поток газа с помощью двунаправленного клапана и переливают 1 см3 стандарта Hg 0,005 мкг/см3 (см. 8.3.1) в сосуд для реакции, ждут 1 мин. Затем позволяют промывочному газу проходить до достижения пиковой точки на самописце и постепенного возврата сигнала к нулю. Ополаскивают колбу в соляной кислоте с концентрацией 1,2 моль/л и затем в воде между анализами. Повторяют с каждым стандартом, подготовленным согласно 8.3.2 - 8.3.4.
Примечание - В некоторых системах определения Hg регулировку расхода воздуха и обнуление оборудования проводят согласно техническим требованиям изготовителя.
8.6.4 Повторяют процедуры по 8.6.2 и 8.6.3 для каждой пробы, используя объемы от 0,5 до 5 см3 (из общего объема 100 см3).
Примечание - В некоторых системах определения Hg стандартная кривая включает значения Hg 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0 мкг.
8.6.5 Аналогично анализируют 1 см3 пробы, приготовленной для проверки на восстановление Hg по 8.5. Спектральная поглощательная способность для пробы должна быть не менее 95% спектральной поглощательной способности стандарта Hg 0,010 мкг/см3 (см. 8.3.2).
8.7 Расчет
8.7.1 После проведения анализа стандартов строят стандартную кривую, отображая высоту пиков в зависимости от микрограммов ртути (0; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,10 мкг).
Примечание - В некоторых системах определения Hg стандартная кривая включает значения Hg 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0 мкг.
8.7.2 Измеряют высоту пика испытательной пробы и снимают показания содержания ртути по стандартной кривой.
8.7.3 Вычисляют массовую долю ртути , мкг/г, по следующей формуле:
(9)
где mHg - масса ртути в вываренной пробе, мкг;
m0 - масса первичной пробы, г;
V0 - объем вываренного раствора, см3 (100 см3 для данной процедуры);
Vs - точный объем пробы, см3.
