ГОСТ 33696-2015 (ISO 10416:2008). Межгосударственный стандарт. Растворы буровые. Лабораторные испытания

9 Кадмий и свинец в барите для буровых растворов

 

9.1 Принцип

 

9.1.1 Данный метод распространяется на определение кадмия (Cd) и свинца (Pb) в барите для буровых растворов. Атомная абсорбция (АА) используется для анализа после вываривания пробы для гарантии того, что большая часть Cd и Pb в пробе растворена в водной среде.

9.1.2 Водная проба, содержащая расплавленные ионы Cd и Pb, распыляется и всасывается в пламя. Во время раздельных исследований лучи света с длиной волны 228,8 нм для кадмия и 283,3 нм для Pb пропускают через пламя в монохроматор и на датчик, который измеряет количество поглощенного света. Энергия света, поглощенная пламенем, является мерой концентраций Cd и Pb в пробе.

 

9.2 Реактивы и оборудование

 

9.2.1 Дистиллированная вода, соответствующая требованиям ГОСТ 6709.

Для подготовки всех реактивов, калибровочных стандартов и воды для растворения используют дистиллированную воду.

9.2.2 Раствор соляной кислоты.

Добавляют один объем концентрированной соляной кислоты (HCl), х.ч., в равный объем воды (1:1).

9.2.3 Азотная кислота (HNO₃), х.ч., концентрированная, химически чистая.

9.2.4 Нитрат кадмия, х.ч., для основного раствора Cd (1 см³ раствора = 0,1 мг Cd, который эквивалентен стандарту с концентрацией Cd 100 мкг/см³ или 100 мг/дм³).

Взвешивают 0,2744 г нитрата кадмия [Cd(NO₃)₂·4H₂O, ч.д.а.], растворяют в 200 см³ воды в колбе вместимостью 1000 см³. Добавляют 20 см³ раствора соляной кислоты (см. 9.2.2) и доводят водой до метки 1000 см³.

9.2.5 Нитрат свинца, х.ч., для основного раствора Pb (1 см³ раствора = 1 мг Pb, который эквивалентен стандарту с концентрацией Pb 1 мг/см³ или 1 г/дм³).

Взвешивают 1,599 г [Pb(NO₃)₂, ч.д.а.], растворяют в 200 см³ воды, добавляют 10 см³ HNO₃ (концентрированной) и доводят водой до метки 1000 см³.

Примечание - Коммерческие основные растворы Cd и Pb являются доступными и рекомендуются в качестве альтернативы приготовления основного раствора. Основной раствор Cd с концентрацией 100 мкг/см³ (см. 9.2.4) может быть приготовлен следующим образом: перелить 100 см³ стандарта Cd с концентрацией 1 мкг/дм³ в градуированную колбу вместимостью 1000 см³ и добавить 20 см³ соляной кислоты (см. 9.2.2), доведя до метки водой.

9.2.6 Атомно-абсорбционный спектрофотометр.

 

Любой атомно-абсорбционный элемент, оснащенный источником энергии, системой с распылительной форсункой, монохроматором, детектором и фоновым компенсатором. Следует пользоваться рекомендациями изготовителя по настройке оборудования.

9.2.7 Кадмиевый и свинцовый полые катоды или газоразрядные лампы без электрода.

9.2.8 Топливо.

Коммерческий класс ацетилена является приемлемым.

9.2.9 Воздух для окисления, подаваемый от линии сжатого воздуха, лабораторного компрессора или баллона со сжатым воздухом.

9.2.10 Сосуд для вываривания, колба вместимостью 250 см³ со стеклянным круглым соединением с конденсатором с водяным охлаждением.

9.2.11 Фильтровальная ячейка.

Любое оборудование, способное фильтровать вываренные пробы через фильтровальную бумагу номер 40 или 42.

 

9.3 Приготовление смешанных стандартов кадмия и свинца

 

9.3.1 Стандарт 0,1 мкг/см³ Cd плюс 1 мкг/см³ Pb: перемешивают по 1 см³ основных растворов Cd и Pb в градуированной колбе вместимостью 1000 см³, заполняют наполовину дистиллированной и деионизированной водой, добавляют 10 см³ соляной кислоты (см. 9.2.2) и доводят водой до метки 1000 см³. Хранят в обработанных кислотой пластмассовых бутылках.

9.3.2 Стандарт 0,2 мкг/см³ Cd плюс 2 мкг/см³ Pb: перемешивают по 2 см³ каждого основного раствора и повторяют разбавление согласно 9.3.1.

9.3.3 Стандарт 0,5 мкг/см³ Cd плюс 5 мкг/см³ Pb: перемешивают по 5 см³ каждого основного раствора и повторяют разбавление согласно 9.3.1.

9.3.4 Стандарт 1 мкг/см³ Cd плюс 10 мкг/см³ Pb: перемешивают по 10 см³ каждого основного раствора и повторяют разбавление согласно 9.3.1.

9.3.5 Стандарт 2 мкг/см³ Cd плюс 20 мкг/см³ Pb: перемешивают по 20 см³ каждого основного раствора и повторяют разбавление согласно 9.3.1.

Стандарты следует хранить в полиэтиленовых бутылках в течение нескольких месяцев.

9.3.6 Готовят кислотную пробу согласно вышеупомянутой процедуре без добавления основных растворов Cd или Pb.

 

9.4 Вываривание пробы

 

9.4.1 Взвешивают 10 г или менее пробы барита для буровых растворов и помещают в колбу вместимостью 250 см³.

9.4.2 Добавляют 50 см³ соляной кислоты (см. 9.2.2) в колбу и нагревают в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч с помощью конденсатора с водным охлаждением в вытяжном шкафу.

9.4.3 Охлаждают колбу и содержимое.

9.4.4 Позволяют твердым частицам отстояться и фильтруют раствор через фильтровальную бумагу номер 42 или 40 в колбу вместимостью 100 см³. Промывают водой остаток и сосуд для вываривания, позволяют отстояться и пропускают через фильтр. Доводят водой до метки. Объемы хорошо перемешанного, отфильтрованного вываренного раствора могут храниться в малых пластмассовых емкостях в течение нескольких недель.

9.4.5 Готовят холостую пробу, выполняя процедуры по 9.4.1 - 9.4.4 без пробы.

Примечание - Во время кислотного вываривания потери Cd или Pb не проявляются.

 

9.5 Анализ стандартов и проб

 

Примечания

1 Одной из альтернативных процедур для определения Cd или Pb в экстрактах является использование графитовой печи или беспламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии. В данной процедуре нагретая графитовая трубка быстро испаряет растворы, содержащие Cd или Pb; образованный таким образом пар исследуется на содержание Cd или Pb с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра.

2 Вторым альтернативным методом для определения Cd или Pb в вываренном растворе является использование плазменного спектрофотометра, доступного как с DCP или ICP. Данное оборудование всасывает экстракт в плазму, в которой испаряется раствор. Образованные таким образом атомы Cd или Pb возбуждаются плазмой до высокого энергетического уровня и затем выделяют излучение, которое характерно для атомарной структуры Cd или Pb. Данное излучение затем отделяется от прочего выделенного излучения с помощью монохроматора и количественно измеряется фотоумножителем.

 

9.5.1 Включают атомно-абсорбционный спектрофотометр и настраивают его на пламенную атомизацию для Cd при длине волны 228,8 нм согласно инструкциям изготовителя.

9.5.2 Вводят каждый из стандартов Cd/Pb (см. 9.3.1 - 9.3.5) в оборудование и снимают показания спектральной поглощательной способности и концентрации Cd для каждого стандарта. Повторяют до тех пор, пока каждый из стандартов не покажет одинаковую спектральную поглощательную способность. Вводят воду между исследованиями каждого стандарта.

9.5.3 Продолжают процедуру впрыскиванием кислотной пробы (см. 9.3.6), холостой пробы (см. 9.4.5) и проб, снимая показания спектральной поглощательной способности и впрыскивания воды между исследованиями каждой пробы.

9.5.4 Повторно вводят стандарты после каждых 6 - 10 впрыскиваний проб и после впрыскивания последней пробы.

9.5.5 Настраивают оборудование на пламенную атомизацию Pb при длине волны 228,8 нм согласно инструкциям изготовителя и повторяют 9.5.2 до 9.5.4 для анализа Pb.

 

9.6 Расчет

 

9.6.1 Готовят отдельные калибровочные кривые для Cd и Pb, отображая спектральную поглощательную способность по отношению к концентрации для каждого стандарта.

9.6.2 Используя спектральную поглощательную способность пробы и калибровочные кривые для Cd и Pb по 9.6.1, отдельно определяют концентрации Cd и Pb вываренных растворов, вычитая любую холостую пробу.

9.6.3 Вычисляют массовые доли Cd и Pb и соответственно, мкг/г пробы, по следующим формулам:

 

(10)

 

(11)

 

где - плотность кадмия в вываренной пробе, мкг/см³;

- плотность свинца в вываренной пробе, мкг/см³;

V₀ - объем раствора, см³ (100 см³ для данной процедуры);

m₀ - масса пробы, г.