【GB国家标准】 烟花爆竹烟火药中铝含量的测定

ICS 71. 100. 30 中华人民共和国国家标准 GB/T 20615—2006 烟花爆竹 烟火药中铝含量的测定 Fireworks and firecrackers- Determination of aluminum content in pyrotechnic composition 2006-09-18 发布 2007-02-01 实施 本标准由中国轻工业联合会提出 前言 本标准由中国烟花爆竹标准化技术委员会起草。 本标准起草单位：广西进出口检验检疫局烟花爆竹检测中心，国家轻工业烟花爆竹安全质量监督检验检测中心。 本标准主要起草人：俊逸、黄茶香、尚焕新、商、何流。 警告：使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题，使用者有责任采用适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法律规定的条件。 1 范围 本标准规定了烟花爆竹烟火药中铝含量测定的方法。本标准适用于烟花爆竹烟火药中铝含量的测定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是日期为引用的文件，随后的所有修改单（不包括缺误的修订）或修订版均不适用于本标准，然而，根据本标准达成协议的各方研究是否有必要使用这些文件的最新版本。 GB/T 601—2002 化学试剂 标准滴定液的制备 GB/T 6582—1992 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 8170 数值修约规则 GB/T 15813—1995 烟花爆竹成型药剂样品分离和粉碎 3 原理 试料中的铝来源于两部分：一部分是能溶于稀硝酸的铅粉或铝镁合金粉，另一部分是不溶于稀硝酸但溶于硫酸的氧化物。试料经过预处理后，依次用稀硝酸或硫酸溶解，再过滤、调节溶液的 pH 值，加入沉淀剂使其中的铝离子分离出来。采用 EDTA 络合滴定法，在 pH 10.0 的条件下，以 PAN 为指示剂：一份试液加入适量氟化铵以掩蔽试液中的干扰离子，另一份试液不加氟化铵，直接加入 EDTA，用硫酸铜标准滴定溶液滴定至溶液由黄色变为蓝色即为终点。根据两份试液所消耗的硫酸铜标准滴定溶液的体积差，计算试料中铝的含量。 4 反应式 Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺ Al(OH)₃ + 3F⁻ ⇌ AlF₃ + 3OH⁻ Cu²⁺ + EDTA ⇌ Cu-EDTA 5 试剂 除非另有说明，在分析过程中应使用确认为分析纯的试剂和 GB/T 6682 中规定的至少 3 级纯水。 5.1 乙醇 5.2 丙酮 5.3 氨水 5.4 硫酸 (1+1) 5.5 硝酸 (1+1) 5.6 盐酸 (1+1) 5.7 氟化铵溶液 (10 mol/L) 5.8 硫酸钠溶液 (20 mol/L) 5.9 氢氧化钠溶液 [c(NaOH) = 3 mol/L]：称取 120g 氢氧化钠，精确到 1g，溶于水中，冷却后，再用水稀释至 1000 mL，混匀后装于塑料瓶中。 5.10 氢氧化钠溶液 [c(NaOH) = 0.1 mol/L]：称取 4.0g 氢氧化钠，精确到 0.1g，溶于水中，冷却后，再用水稀释至 1000 mL，混匀后装于塑料瓶中。 5.11 EDTA 标准滴定溶液 [c(EDTA) = 0.1 mol/L]：配制与标定按 GB/T 601—2002 执行。 5.12 硫酸铜标准滴定溶液 [c(CuSO₄) = 0.1 mol/L]： 5.12.1 配制：称量 25.0g CuSO₄·5H₂O 置于 1000ml 烧杯中，用水溶解并稀释至 1000 ml，混匀，转入试剂瓶中。 5.12.2 标定：移取 25 ml EDTA 标准滴定溶液到 300 ml 三角烧瓶中，用氨水调节溶液 pH 值为 10.0，加水使溶液体积约为 150 ml，加 5 滴 PAN 指示剂，混匀。用上述配制的硫酸铜标准滴定溶液进行滴定，溶液颜色由黄色突变为蓝色，保持 15 秒，同时做空白试验。 5.12.3 按式（1）计算硫酸铜标准滴定溶液的浓度： (1) c = (V₁ - V₂) / (V_EDTA * M_Cu) ... (此处依原文逻辑重构) 式中： c——硫酸铜标准滴定溶液的浓度，单位为 mol/L； V_EDTA——EDTA 标准滴定溶液的体积，单位为毫升 (mL)； V₁——标准滴定溶液的体积，单位为毫升 (mL)； V_blank——空白试验所消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，单位为毫升 (mL) 5.13 PAN 指示剂：0.2% 乙醇溶液 6 仪器 实验常用仪器和以下装置： 6.1 隔水式恒温干燥箱：精度为 ±2 ℃。 6.2 分析天平：精度为 0.1 mg。 6.3 pH 计：pH 精度为 0.1。 7 试样的制备 安全须知：本标准涉及的烟火药剂是一种易燃易爆的危险品，以下是最主要的安全技术规定： a) 试样的制备应在有安全防护措施条件下进行； b) 试样的制备和存放量不能超过安全防护所允许的限度； c) 试样干燥应在安全防爆干燥箱中进行，其干燥温度不超过 55 ℃。 7.1 按照 GB/T 15813—1995 中的第 3 章和第 4 章制备试样。 7.2 试样在 6.1 中规定的隔水式防爆干燥箱中，在 50 ℃~55 ℃ 下干燥 4h 后，置干燥器内冷却至室温。 8 分析步骤 8.1 称约 5g 试样（精确到 0.1 mg）于干燥的 300 ml 烧杯中，用约 10 ml 无水乙醇和 100 ml 内酮先后分多次洗涤，充分搅拌后用快速滤纸过滤，静置使滤纸中的内酮基本挥发。 8.2 将 8.1 中的滤纸连同滤渣一并小心转移至步骤 8.1 中的 300ml 烧杯中，缓慢滴加硝酸，待其反应不是很剧烈时，再加 150 ml 硝酸。将烧杯置于电炉上微沸 10 min，静置 10 min，待其冷却至室温后经滤纸过滤至另一个 400 ml 烧杯中，用蒸馏水多次洗涤。 8.3 向 8.2 中的 400ml 烧杯加人 100ml 氢氧化钠溶液 (5.9)，静置 30 min，用新滤纸过滤至另一只 500 ml 烧杯中，用约 10-20 mL 氢氧化钠溶液 (5.10) 分多次洗涤。 8.4 向 8.3 中的 500ml 烧杯中加入适量盐酸至溶液呈酸性，用玻璃棒搅拌均匀后再向烧杯中加入 10ml 硫酸钠溶液，静置 30 min 后，用新滤纸过滤至 500ml 的容量瓶中，用蒸馏水多次洗涤并定容，标记为试液 A。 8.5 将 8.2 过滤后的渣连同滤纸置于另一个 300ml 烧杯中，缓缓加入 50ml 硫酸，微沸 15 min，冷却至室温后用新滤纸过滤至 500ml 的容量瓶中，用蒸馏水多次洗涤并定容，标记为试液 B。 8.6 对试液 A 和试液 B 分别按步骤 8.7~8.9 测定铝含量。 8.7 从容量瓶中量取两份 20ml ± 0.05ml 试液分别置于两个 300mL 三角烧瓶中。 8.8 一份试液中直接加入 2mL ± 0.05mL EDTA 标准滴定溶液，充分摇匀，用氨水调节 pH 值至 10.0，充分平衡后静置 3 min，加 4 滴 PAN 指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液返滴过量的 EDTA 至溶液由黄色突变为蓝色，并保持 15s，记下所消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积数 (V₁)。 8.9 另一份试液先加入 20mL 氟化铵溶液，充分摇匀静置 3 min，再加入 25mL ± 0.05mL EDTA 标准滴定溶液，用氨水调节 pH 值至 10.0，加 1 滴 PAN 指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液返滴过量的 EDTA，滴至溶液由黄色变为蓝色并保持 15s，记下所消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积数 (V₂)。 9 结果计算 试液 A 和试液 B 测得的试料中铝的总含量为试液 A 和试液 B 铝含量之和，以质量分数表示，数值以 % 表示，按式（2）计算： (2) X = [ (V₁ - V₂) imes C imes M imes m ] / (V imes 1000) 式中： C —— 硫酸铜标准滴定溶液的浓度，单位为 mol/L； V₁ —— 未加氟化铵的试液所消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，单位为毫升 (mL)； V₂ —— 加有氟化铵的试液所消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，单位为毫升 (mL)； M —— 铝的摩尔质量，单位为 g/mol (M = 26.9815)； m —— 试料的质量，单位为克 (g)； V —— 所量取试液的体积，单位为毫升 (mL)； 所得结果按 GB/T 1.7 的进位规则修约至第一位小数。取两次平行测定结果的算术平均值作为测定结果。 10 允许差 在重复性条件下所得两个单次分析值的允许差见表 1。 表 1 重复性条件下所得两个单次分析值的允许差 含量范围 (%) | 允许差 ---------------------------- 1 ~ 3 | 0.05 > 3 | 0.1