Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11622:2016 (ISO 29681:2009) về Giấy các tông và bột giấy - Xác định pH dịch chiết bằng nước muối

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11622:2016

ISO 29681:2009

GIẤY, CÁC TÔNG VÀ BỘT GIẤY - XÁC ĐỊNH PH DỊCH CHIẾT BẰNG NƯỚC MUỐI

Paper, board and pulps - Determination of pH of salted water extracts

Lời nói đầu

TCVN 11622:2016 hoàn toàn tương đương với ISO 29681:2009.

TCVN 11622:2016 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC16 Giấy và sản phẩm giấy biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Xơ sợi bột giấy được biết là luôn chứa các nhóm có khả năng ion hóa được trộn lẫn hoặc có mặt ở thành xơ sợi. Để đảm bảo tính trung hòa điện tử, các nhóm này được giữ cân bằng bởi một số điện tích dương tương đương mà có thể là các proton hoặc các ion kim loại khác. Đặc biệt trong huyền phù bột giấy có nồng độ ion thấp, có thể dẫn đến gia tăng sự phân bố không đều các ion hoạt động giữa thể tích được giữ bởi thành xơ sợi và dung dịch huyền phù. Điều này có nghĩa xơ sợi hoạt động giống như một chất trao đổi ion. Sự trao đổi ion có thể được mô tả theo lý thuyết Donnan (Tài liệu tham khảo [3], [4] và [5]).

Nếu các mẫu xơ sợi sạch tương đối, ví dụ xơ sợi từ bột giấy hóa học đã tẩy trắng của xơ sợi nguyên sinh, được pha loãng trong nước khử ion, huyền phù bột giấy tạo thành sẽ có nồng độ ion rất thấp. Trong hệ thống như vậy, hầu hết các cation có mặt (gồm cả các proton) đã tập trung trong thể tích nước được giữ tại thành xơ sợi. Nếu đo giá trị pH, giá trị đó sẽ là của dung dịch huyền phù bột giấy. Bằng cách cho thêm muối vào hệ thống trong giai đoạn ngâm tại 8.1, hiện tượng trao đổi ion sẽ giảm và do đó nồng độ của các cation khác nhau trong nước được giữ ở thành của xơ sợi và trong dung dịch huyền phù bột giấy sẽ bằng nhau. Vì nước xử lý luôn có chứa một lượng nhất định ion, giá trị đo pH sau khi ngâm trong nước muối sẽ cho môi trường thật hơn và do đó cho giá trị pH chính xác hơn đối với mẫu bột giấy sạch, nghĩa là mẫu có nồng độ ion thấp.

Cần phải hiểu rằng các kết quả này sẽ không như nhau đối với các bột giấy có nồng độ ion thấp khi xác định pH theo TCVN 7066-1 (ISO 6588-1 )^[1] hoặc TCVN 7066-2 (ISO 6588-2)^[2] và theo tiêu chuẩn này.

GIẤY, CÁC TÔNG VÀ BỘT GIẤY - XÁC ĐỊNH PH DỊCH CHIẾT BẰNG NƯỚC MUỐI

Paper, board and pulps - Determination of pH of salted water extracts

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định pH dịch chiết của giấy, các tông và bột giấy, trong đó quá trình ngâm và xác định được tiến hành trong nước muối (dung dịch KCl 0,1 M).

Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các loại giấy, các tông và bột giấy nhưng đặc biệt áp dụng cho bột giấy tẩy trắng từ xơ sợi nguyên thủy và mẫu bột có nồng độ ion thấp, khi đó giá trị pH xác định theo tiêu chuẩn này sẽ đưa ra kết quả tin cậy, liên quan đến điều kiện sản xuất hơn các kết quả thu được theo TCVN 7066-1 (ISO 6588-1) hoặc TCVN 7066-2 (ISO 6588-2).

Khi nước khử ion được sử dụng và mẫu có nồng độ ion thấp, huyền phù bột giấy sẽ có nồng độ ion rất thấp và giá trị pH thu được trong phép đo sẽ không phải là giá trị của mẫu mà là giá trị của nước cất.Khi nước muối được sử dụng để ngâm, sẽ không có chênh lệch nồng độ giữa thành xơ sợi và nước xung quanh và giá trị pH đo được sẽ là pH của mẫu (trong thành xơ sợi).

Việc sử dụng nước muối khi xử lý mẫu có nồng độ ion thấp cũng sẽ cho giá trị đọc pH ổn định và chính xác hơn.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

TCVN 3649 (ISO 186), Giấy và cáctông - Lấy mẫu để xác định chất lượng trung bình.

ISO 7213, Pulps, Sampling fortesting (Bột giấy - Lấy mẫu để thử).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Nước muối (salted water)

Dung dịch kali clorua (KCl) loãng, được chuẩn bị theo 5.3.

4  Nguyên tắc

Mẫu thử được ngâm trong nước muối (KCl 0,100 M) trong 1 h. Quá trình ngâm có thể được thực hiện ở nhiệt độ giữa 20°C và 25°C hoặc 90°C. Huyền phù bột giấy được lọc qua phễu lọc và giá trị pH được đo ở nhiệt độ giữa 20°C và 25°C.

5  Thuốc thử

5.1Nước cất hoặc nước khử ion. Nước phải cân bằng với các bon dioxit môi trường, nghĩa là có giá trị pH giữa 5,6 và 6,2.

5.2 Dung dịch đệm chuẩn, với giá trị pH đã biết bằng 4, 7 và 9, có bán sẵn trên thị trường hoặc được chuẩn bị như mô tả trong Phụ lục A.

Các dung dịch đệm phải được lựa chọn sao cho giá trị pH của mẫu nằm giữa các giá trị pH của các dung dịch đệm.

5.3 Nước muối, dung dịch kali clorua, c(KCl) = 0,100 M. Cân 7,45 g kali clorua loại hóa chất phân tích, KCl, và pha loãng bằng nước (5.1) đến 1000 ml.

6  Thiết bị, dụng cụ

6.1 Máy đo pH, có điện cực đo và điện cực so sánh hoặc một điện cực kết hợp được thiết kế tương tự ở cùng điều kiện sao cho pH của dịch chiết có thể được đo với sai số nhỏ hơn 0,05 đơn vị pH.

6.2 Dụng cụ thủy tinh, loại thủy tinh bền hóa chất, các bình thủy tinh cổ nhám, nút đậy, cốc và phễu lọc thủy tinh xốp.

CHÚ THÍCH Giấy lọc độ tro thấp (< 0,01 %) có thể được sử dụng thay cho phễu lọc thủy tinh xốp.

Tất cả các dụng cụ thủy tinh phải được làm sạch bằng dung dịch rửa axit, không sử dụng xà phòng hoặc chất tẩy rửa và phải tráng cẩn thận bằng nước cất hoặc nước khử ion (5.1) và để khô trước khi dùng.

6.3 Bể ổn nhiệt hoặc bếp điện, có khả năng duy trì nhiệt độ ở 90°C.

6.4 Cân phân tích, độ chính xác đến ± 1 mg.

7  Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

Nếu việc phân tích được thực hiện để đánh giá lô sản phẩm giấy, các tông hoặc bột giấy, lấy mẫu theo TCVN 3649 (ISO 186) hoặc ISO 7213 tương ứng. Nếu thực hiện phân tích trên dạng mẫu khác, báo cáo nguồn gốc mẫu và nếu có thể quy trình lấy mẫu. Bảo đảm mẫu thử được lấy đại diện cho mẫu nhận được.

Không được chạm tay không vào mẫu, sử dụng găng tay bảo vệ. Cắt phần mẫu thử thành các miếng nhỏ, ví dụ kích thước 1 cm² hoặc nhỏ hơn. Bóc tách các miếng có độ dày vượt quá 0,3 mm thành các miếng mỏng hơn.

Trộn đều các miếng mẫu thử và bảo quản trong dụng cụ chứa có nắp đậy.

8  Cách tiến hành

8.1 Ngâm trong nước muối

Thực hiện toàn bộ quy trình với hai mẫu song song.

Để mẫu khô gió trong môi trường phòng thử nghiệm đến khi đạt cân bằng ẩm.

Cân từ 2,0 g đến 2,2 g mẫu thử khô gió và cho vào trong một bình (6.2). Thêm 100 ml nước muối (5.3) có nhiệt độ từ 20°C đến 25°C. Đảm bảo rằng tất cả miếng mẫu thử được thấm ướt hoàn toàn. Đậy bình và để yên trong 1 h, lắc bình ít nhất một lần trong giai đoạn này. Lọc huyền phù bột giấy qua phễu lọc (6.2) trước khi đo. Nếu có yêu cầu ngâm ở 90°C, cho mẫu đã cân vào trong bình và thêm nước muối (5.3) có nhiệt độ (90 ± 5)°C. Đặt bình vào bể ổn nhiệt hoặc bếp điện (6.3) để giữ ở nhiệt độ (90 ± 5)°C trong 1 h. Lắc bình ít nhất một lần trong suốt thời gian gia nhiệt này. Làm nguội sau khi ngâm và lọc huyền phù bột giấy qua phễu lọc (6.2) trước khi đo.

8.2 Hiệu chuẩn điện cực pH

Hiệu chuẩn máy đo pH và điện cực pH (6.1) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Nếu không có hướng dẫn thì thực hiện như sau.

Rửa điện cực bằng nước (5.1) và để khô. Không lau điện cực. Hiệu chuẩn máy đo pH ở nhiệt độ giữa 20°C và 25°C với hai dung dịch đệm (5.2) khác nhau có giá trị pH sao cho pH của dịch chiết nằm giữa giá trị pH của hai dung dịch này. Nếu máy đo pH bị lỗi không chỉ ra chính xác giá trị pH của dung dịch đệm thứ hai thì tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Khi không sử dụng, lưu giữ các điện cực theo khuyến cáo của nhà sản xuất.

8.3 Cách xác định

Sau khi hiệu chuẩn theo 8.2, tráng điện cực vài lần bằng nước (5.1) và một lần với một lượng nhỏ huyền phù bột giấy đã lọc, nghĩa là dịch chiết. Tại nhiệt độ ở giữa 20°C và 25°C, đo và ghi lại giá trị pH của hai dịch chiết làm song song.

9  Tính toán

Tính giá trị trung bình của hai lần xác định song song. Báo cáo pH của mẫu chính xác đến 0,1 đơn vị pH. Các kết quả riêng rẽ không được sai khác nhiều hơn 0,2 đơn vị pH. Nếu không đạt như vậy, lặp lại phép xác định với hai lần đo mới.

10  Độ chụm

10.1 Độ lặp lại

Giá trị pH của năm mẫu khác nhau được thực hiện trong một phòng thử nghiệm theo tiêu chuẩn này. Mười lần xác định song song được làm trong mỗi trường hợp. Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn (s) hệ số sai khác (CV, %) và giới hạn lặp lại (r) của mỗi loại mẫu được nêu trong Bảng 1 và 2.

Bảng 1 - Độ lặp lại của dịch chiết bằng nước muối lạnh

Bảng 2 - Độ lặp lại của dịch chiết bằng nước muối nóng

10.2Độ tái lập

Giá trị pH của năm mẫu khác nhau được xác định trong sáu phòng thử nghiệm theo tiêu chuẩn này. Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn (s), hệ số sai khác (CV, %) và giới hạn độ tái lập (R) của mỗi loại được chỉ trong Bảng 3 và 4.

Bảng 3 - Độ tái lập của dịch chiết bằng nước muối lạnh

Bảng 4 - Độ tái lập của dịch chiết bằng nước muối nóng

10.3 So sánh với các kết quả thu được theo TCVN 7066-1 (ISO 6588-1) và TCVN 7066-2 (ISO 6588-2)

So sánh các kết quả thu được theo tiêu chuẩn này với các kết quả thu được theo TCVN 7066-1 (ISO 6588-1) và TCVN 7066-2 (ISO 6588-2) được nêu trong Phụ lục B.

11  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau.

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Thời gian và địa điểm thử;

c) Các thông tin cần thiết để nhận biết hoàn toàn mẫu;

d) Nhiệt độ ngâm, 20°C đến 25°c hoặc 90°C;

e) Giá trị pH trung bình, biểu thị như nêu trong Điều 9;

f) Bất kỳ hiện tượng bất thường nào quan sát được trong phép thử;

g) Sai khác bất kỳ so với tiêu chuẩn này hoặc hiện tượng có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Phụ lục A

(tham khảo)

Chuẩn bị dung dịch đệm tiêu chuẩn

A.1 Quy định chung

Tất cả các hóa chất sử dụng phải là loại có cấp độ phân tích. Các dung dịch đệm phải được pha mới ít nhất mỗi tháng một lần. Muối khan trong A.2 và A.3 phải được sấy khô ở 120°C.

A.2 Dung dịch đệm pH 4,0

Kali hydro phtalat, dung dịch 0,05 mol/l. Hòa tan 10,21 g kali hydro phtalat khan (KHC₈H₄O₄) bằng nước (5.1) vào trong một bình định mức dung tích 1 L và pha loãng đến vạch mức.

Giá trị pH của dung dịch này là 4,00 ở 20°C và 4,01 ở 25°C.

A.3 Dung dịch đệm pH 6,9

Dung dịch Kali dihydro photphat và dinatri hydrophotphat. Hòa tan 3,39 g kali dihydro photphat (KH₂PO₄) và 3,54 g dinatri hydro photphat (Na₂HPO₄) bằng nước (5.1) vào trong bình định mức dung tích 1 L và pha loãng đến vạch mức.

Giá trị pH của dung dịch này là 6,87 ở 20°C và 6,86 ở 25°C.

A.4 Dung dịch đệm pH 9,2

Dung dịch dinatri tetraborat. Hòa tan 3,80 g dinatri tetraborat decahydrat (Na₂B₄O₇.10H₂O) trong nước (5.1) vào trong bình định mức dung tích 1 lít và pha loãng đến vạch mức.

Giá trị pH của dung dịch này là 9,23 ở 20°C và 9,18 ở 25°C.

Phụ lục B

(tham khảo)

So sánh kết quả giữa TCVN 11622 (ISO 29681) và TCVN 7066-1 (ISO 6588-1) và TCVN 7066-2 (ISO 6588-2)

So sánh kết quả giữa TCVN 11622 (ISO 29681) và TCVN 7066-1 (ISO 6588-1) và TCVN 7066-2 (ISO 6588-2) được nêu trong Bảng B.1 và B.2.

Bảng B.1 - So sánh kết quả chiết bằng nước muối lạnh và bằng nước cất

Bảng B.2 - So sánh kết quả chiết bằng nước muối nóng và bằng nước cất

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 7066-1 (ISO 6588-1), Giấy, cáctông và bột giấy - Xác định pH nước chiết - Phần 1: Phương pháp chiết lạnh.

[2] TCVN 7066-2 (ISO 6588-2), Giấy, cáctông và bột giấy - Xác định pH nước chiết - Phần 2: Phương pháp chiết nóng.

[3] SC ALLAN, A.M. The pH inside the fibre wall. Cellulose sources and exploitation (edited by KENNEDY, J.F., PHILLIPS, G.O. and WILLIAMS, P.A.), Eric Horwood, London, p.211 (1990).

[4] SCALLAN, A.M. Predicting the Ion-exchange of Kraft pulps using Donnan Theory, Journal of Pulp and Paper Science22:9, pp. J332-337,1996.

[5] RÄSÄNEN, E., STENIUS, P. and TERVOLA, P.: Model describing Donnan equilibrium, pH and complexation equilibria in fibre suspensions, NPPRJ 2001, No.2, Vol.16, p.130.