HÀ NỘI 2010 Lời nói đầu qcvn 4-10 : 2010/byt do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Phụ gia thực phẩm và chất hỗ trợ chế biến biên soạn

1. Tên khác, chỉ số

Titanium dioxide

INS 171

ADI "không giới hạn".

2. Định nghĩa

Trong quy trình sulfat, acid sulfuric được dùng để phân hủy ilmenit (FeTiO₃) hoặc ilmenit và xỉ titan. Sau một loạt các bước tinh chế, titan dioxyd phân lập lần cuối được rửa bằng nước, nung, và nghiền mịn.

Trong quy trình clorid, khí clo phản ứng với khoáng chứa titan dưới điều kiện khử tạo thành titan tetra clorid khan, chất này được tinh chế và chuyển thành titan dioxyd bằng oxy hóa có nhiệt trực tiếp hoặc bằng phản ứng với luồng hơi nước trong pha hơi. Có thể cho acid hydrocloric đặc phản ứng với khoáng chứa titan tạo thành dung dịch titan tetraclorid, sau đó tinh chế và chuyển thành titan dioxyd bằng thủy phân. Titan dioxyd được lọc, rửa và nung.

Chế phẩm Titan dioxyd thương mại có thể được bao một lượng nhỏ nhôm oxyd và/hoặc silic dioxyd để nâng cao đặc tính kỹ thuật của sản phẩm.

13463-67-7

Công thức hóa học

TiO2

Khối lượng phân tử

79,88

3. Cảm quan

4. Chức năng

5. Yêu cầu kỹ thuật

5.1. Định tính

Độ tan

Phản ứng màu

5.2. Độ tinh khiết

Thủy ngân

5.3. Định lượng

6. Phương pháp thử

6.1 Định tính

6.2. Độ tinh khiết

Chuyển 10,0 g mẫu thử vào cốc 250 ml, thêm 50 ml acid hydrocloric 0,5 N, đậy bằng mặt kính đồng hồ và đun tới sôi trên bếp điện phẳng (bếp điện kín). Đun sôi nhẹ trong 15 phút, chuyển dịch treo vào chai ly tâm 100 tới 150 ml, ly tâm 10 tới 15 phút, hoặc tới khi các chất không tan lắng xuống. Gạn dịch chiết ở lớp trên qua giấy lọc Whatman No. 4 hoặc tương đương, thu dịch lọc vào bình định mức 100 ml, cố gắng giữ lại trong lọ được phần không tan càng nhiều càng tốt. Thêm 10 ml nước nóng vào cốc ban đầu, rửa mặt kính đồng hồ bằng nước, và cho vào chai ly tâm. Dùng đũa thủy tinh khuấy để tạo hỗn dịch rồi ly tâm. Gạn qua cùng tờ giấy lọc trên, thu dịch rửa vào bình định mức chứa dịch chiết ban đầu. Làm lặp lại quá trình rửa hai lần nữa. Cuối cùng rửa giấy lọc bằng 10 tới 15 ml nước nóng. Để nguội hỗn hợp trong bình tới nhiệt độ phòng, pha loãng tới vạch bằng nước, lắc đều.

Xác định antimon, cadimi và chì, dùng kỹ thuật AAS/ICP-AES phù hợp với mức qui định. Xác định arsen dùng kỹ thuật ICP-AES/AAS hydrid hóa. Có thể thay thế bằng cách xác định arsen dùng Phương pháp II của Phép thử giới hạn Arsen, lấy 3 g mẫu thử thay cho 1 g. Lựa chọn cỡ mẫu thử có thể dựa trên nguyên tắc của phương pháp mô tả trong JECFA monograph 1-Vol. 4: các phươgn pháp thử chung.

Hòa tan 2,9 g kẽm sulfat (ZnSO₄·7H₂O) trong nước vừa đủ 1000 ml. Chuẩn hóa dung dịch theo cách sau: Cân chính xác 500 mg sợi nhôm có độ tinh khiết cao (99,9%), hòa tan trong 20 ml acid hydrocloric đặc, đun nóng nhẹ tới khi tan hết, sau đó chuyển sang bình định mức 1000 ml, thêm nước tới vạch, lắc đều. Chuyển 10 ml dung dịch này sang bình nón 500 ml chứa 90 ml nước và 3 ml acid hydrocloric đặc, thêm 1 giọt da cam methyl (TT) và 25 ml dinatri ethylen diamin tetraacetat (EDTA) 0,02 M. Thêm từng giọt dung dịch amoniac 1/5 tới khi màu vừa chuyển hoàn toàn từ màu đỏ thành màu vàng cam. Sau đó, thêm:

(a): 10 ml dung dịch đệm amoni acetat (77 g amoni acetat thêm 10 ml acid acetic băng, thêm nước tới vừa đủ 1000 ml) và

(b): 10 ml dung dịch diamoni hydrogen phosphat (150 g diamoni hydrogen phosphat trong 700 ml nước, điều chỉnh tới pH 5,5 bằng dung dịch acid hydrocloric ½, thêm nước tới vừa đủ 1000 ml).

Đun sôi dung dịch này trong 5 phút, làm nguội nhanh tới nhiệt độ phòng dưới vòi nước, thêm 3 giọt da cam xylenol (TT), lắc đều. Dùng dung dịch kẽm sulfat làm dung dịch chuẩn, chuẩn độ tới điểm kết thúc khi dung dịch bắt đầu chuyển sang màu nâu vàng hoặc màu hồng bền trong 5-10 giây. (Chú ý: Phải chuẩn độ nhanh khi gần điểm kết thúc bằng cách thêm nhanh từng lượng 0,2 ml dung dịch chuẩn độ tới khi bắt đầu có sự chuyển màu; mặc dù màu sẽ bị nhạt trong 5-10 giây, đó là điểm kết thúc thực. Không quan sát được lần chuyển màu đầu tiên sẽ dẫn tới phép chuẩn độ không chính xác. Điểm kết thúc nhạt màu không xảy ra ở điểm kết thúc thứ hai.)

Thêm 2 g natri fluorid, đun sôi hỗn hợp trong 2-5 phút, làm nguội dưới vòi nước. Dùng dung dịch kẽm sulfat chuẩn độ dung dịch này tới điểm kết thúc khi dung dịch bắt đầu chuyển sang màu nâu vàng hoặc màu hồng không bền như đã mô tả ở trên.

Tính độ chuẩn T của dung dịch kẽm sulfat theo công thức sau:

T = 18,896 m / V

T là khối lượng (mg) của Al₂O₃ tác dụng vừa đủ với 1 ml dung dịch kẽm sulfat

m là khối lượng (g) của sợi nhôm

V là số ml của dung dịch kẽm sulfat dùng hết ở điểm chuẩn độ thứ hai

18,896 = (R × 1000 mg/g × 10 ml/2)/1000 ml và

R là tỷ số trọng lượng theo công thức của nhôm oxyd và của nhôm nguyên tố

Cân chính xác 1 g mẫu thử và cho vào bình nón thủy tinh giàu silica 250 ml. Thêm 10 g natri bisulfat (NaHSO₄·H₂O). (Chú ý: Không được dùng natri bisulfat nhiều hơn qui định, nếu dư muối sẽ ảnh hưởng tới phép chuẩn độ bằng EDTA ở phần sau trong quy trình này). Bắt đầu đun nóng bình ở nhiệt độ thấp trên bếp điện phẳng, sau đó tăng nhiệt độ từ từ tới khi nóng hết cỡ.

(Thận trọng: thực hiện qui trình này ở nơi thông gió tốt). Khi hỗn hợp ngừng nổ lộp bộp, và xuất hiện khói nhẹ của SO₃, đun nóng trên ngọn lửa lớn bằng đầu đốt Meeker, để nghiêng bình sao cho hỗn hợp mẫu thử và natri bisulfat cô đặc lại ở một bên của đáy của bình. Lắc xoáy liên tục tới khi khối chất chảy trong ra (trừ silic dioxyd) nhưng chú ý không đun lâu quá để tránh kết tủa titan dioxyd. Làm nguội, thêm 25 ml dung dịch acid sulfuric 1:2, và đun nóng tới khi khối nhão hòa tan và thu được dung dịch trong suốt. Làm nguội, và pha loãng tới 120 ml bằng nước. Cho que khuấy từ vào bình.

Dung dịch mẫu thử B

Pha 200 ml dung dịch natri hydroxyd nồng độ xấp xỉ 6,25 M. Thêm 65 ml dung dịch này vào Dung dịch mẫu thử A, vừa thêm vừa khuấy bằng máy khuấy từ; cho 135 ml dung dịch kiềm còn lại vào một bình định mức 500 ml.

Vừa khuấy liên tục, vừa thêm từ từ hỗn hợp mẫu thử vào dung dịch kiềm trong bình định mức 500 ml; thêm nước tới vạch, lắc đều. (Chú ý: Nếu dừng thí nghiệm tại thời điểm quá 2 giờ, phải để hỗn hợp trong bình định mức vào trong chai polyethylen). Để yên cho phần lớn tủa lắng xuống (hoặc ly tâm 5 phút), sau đó lọc lớp dịch phía trên qua giấy lọc rất mịn. Dán nhãn dịch lọc là Dung dịch mẫu thử B.

Dung dịch mẫu thử C

Chuyển 100 ml dung dịch mẫu thử B vào bình nón 500 ml, thêm 1 giọt da cam methyl (TT), acid hóa bằng dung dịch acid hydrocloric ½, sau đó thêm dư khoảng 3 ml. Thêm 25 ml dung dịch dinatri EDTA 0,02 M, và lắc đều. [Chú ý: Nếu biết hàm lượng xấp xỉ của Al₂O₃, tính thể tích tối ưu của dung dịch EDTA sẽ thêm theo công thức:

(4  % Al₂O₃) + 5].

Thêm từng giọt dung dịch amoniac 1/5 tới khi màu bắt đầu chuyển hoàn toàn từ đỏ thành màu vàng cam. Sau đó thêm 10 ml mỗi dung dịch 1 và dung dịch 2 (xem ở trên) và đun sôi trong 5 phút. Làm nguội nhanh tới nhiệt độ phòng dưới vòi nước, thêm 3 giọt da cam xylenol (TT), lắc đều. Nếu dung dịch có màu tím đỏ, màu nâu vàng, hoặc màu hồng, điều chỉnh pH tới 5,3–5,7 bằng cách thêm acid acetic. Tại pH này, màu hồng cho biết chưa thêm đủ dung dịch EDTA, trong trường hợp này, bỏ dung dịch này đi và lặp lại cách tiến hành này với 100 ml Dung dịch mẫu thử B khác, dùng 50 ml thay cho 25 ml dung dịch dinatri EDTA 0,02 M.

Dùng dung dịch chuẩn kẽm sulfat để chuẩn độ, chuẩn độ Dung dịch mẫu thử C tới điểm kết thúc thứ nhất khi bắt đầu có màu vàng nâu hoặc hồng bền trong 5-10 giây. (Quan trọng: Xem chú ý ở phần “Kẽm sulfat 0,01 N”). Lần chuẩn độ đầu này cần đến hơn 8 ml dung dịch chuẩn độ, nhưng phép chuẩn độ sẽ chính xác hơn nếu lượng dung dịch chuẩn độ dùng là 10-15 ml.

Thêm 2 g natri fluorid vào bình chuẩn độ, đun sôi hỗn hợp trong 2-5 phút, và làm nguội dưới vòi nước. Chuẩn độ dung dịch này bằng dung dịch kẽm sulfat đã chuẩn hóa tới khi có màu nâu vàng hoặc hồng không bền như đã mô tả ở trên.

Tính toán:

Tính phần trăm nhôm oxyd (Al₂O₃) trong mẫu thử theo công thức sau:

% Al₂O₃ = 100 × (0,005VT)/m

Trong đó:

V là số ml dung dịch kẽm sulfat 0,01 N dùng hết trong lần chuẩn độ thứ hai,

T là độ chuẩn của dung dịch kẽm sulfat,

m là khối lượng (g) của mẫu thử, và

0,005 = 500 ml / (1000 mg/g × 100 ml).

Thêm 25 ml dung dịch acid sulfuric ½ vào hỗn hợp nóng chảy đã nguội và đun nóng cẩn thận và từ từ tới khi hỗn hợp này hòa tan. Để nguội và thêm cẩn thận 150 ml nước bằng cách rót từng lượng nhỏ vào theo thành bình, thỉnh thoảng khuấy tránh để quá nóng và bị bắn ra ngoài. Để nguội hỗn hợp trong bình, lọc qua giấy lọc không tro mịn, dùng phễu lọc 60^o tự chảy. Rửa lấy hết toàn bộ silic dioxyd ra khỏi bình, lên trên giấy lọc bằng dung dịch acid sulfuric 1/10. Cho giấy lọc và cắn trên giấy lọc vào chén nung platin, làm khô trong tủ sấy ở 120 °C, và làm đốt nóng chén nung được đậy kín một phần bằng ngọn lửa Bunsen. Để giấy lọc không bị cháy thành ngọn lửa, trước tiên đốt nóng từ phía nắp, rồi sau mới nung chén từ phía dưới.

Khi giấy lọc đã tàn hết, chuyển chén nung sang lò nung và nung ở 1000 °C trong 30 phút. Để nguội trong bình hút ẩm, và cân. Thêm 2 giọt dung dịch acid sulfuric ½ và 5 ml dung dịch acid hydrofluoric đặc (tỷ trọng tương đối khoảng 1,15), rồi cô cẩn thận tới khô, đầu tiên đun nóng nhẹ trên bếp điện phẳng (để loại HF), sau đó đốt bằng ngọn lửa Bunsen (để loại H₂SO₄). Làm cẩn thận tránh để bắn ra ngoài, đặc biệt sau khi loại HF. Nung ở 1000 °C trong 10 phút, để nguội trong bình hút ẩm, và cân. Độ chênh lệch giữa hai lần cân là lượng SiO₂ có trong mẫu thử.

6.3. Định lượng

1 ml dung dịch sắt (III) amoni sulfat 0,2 N tương đương với 7,990 mg TiO2.