Bảng 2 - Khối lượng bột khô tuyệt đối thích hợp khi trị số Kappa từ 1 đến 5

Trị số Kappa

Khối lượng mẫu, g

1

2 đến 3

4

5

5,5

...

...

...

3,0

2,5

Để tránh khó khăn ở giai đoạn khuấy khi trị số Kappa thấp (có nghĩa là 5 trong phạm vi trị số Kappa từ 5 đến 100, và từ 1 đến 2 trong phạm vi trị số Kappa từ 1 đến 5), lượng mẫu thử phải nhỏ hơn lượng tương ứng với khoảng 50 % của toàn bộ khả năng ôxi hóa của permanganat. Tuy nhiên, lượng mẫu vẫn phải tương ứng với ít nhất 20 % của toàn bộ khả năng ôxi hóa của permanganat.

Đánh tơi mẫu thử trong 300 ml nước cất cho đến khi xơ sợi phân tán hoàn toàn và không còn các bó xơ sợi to. Tránh các phương pháp đánh tơi làm xơ bị cắt ngắn. Rửa thiết bị đánh tơi với khoảng 90 ml nước cất. Nếu sử dụng cốc đánh tơi và cốc phản ứng là một, tiến hành đánh tơi trong 390 ml nước cất.

Đặt cốc vào bể ổn định nhiệt (6.3), điều chỉnh và duy trì nhiệt độ ở 25,0^oC ± 0,2^oC trong suốt quá trình phản ứng. Việc lựa chọn sử dụng bể ổn định nhiệt, nhiệt độ dung dịch mẫu thử trong thời gian phản ứng phải được ghi lại. Tuy nhiên, nhiệt độ của dung dịch mẫu thử cần phải ở trong khoảng 20^oC và 30^oC. Nếu nhiệt độ không ở trong khoảng 25,0^oC ± 0,2^oC thì phải hiệu chỉnh kết quả. Đọc nhiệt độ sau thời gian phản ứng 5 phút và lấy nhiệt độ này làm nhiệt độ phản ứng trung bình.

Điều chỉnh máy khuấy (6.1) để tạo ra xoáy nước có độ sâu khoảng 25 mm trong hỗn hợp phản ứng. Điều rất quan trọng là phải khuấy cho phù hợp.

8.3.1. Trị số Kappa từ 5 đến 100

Dùng pipet lấy 50 ml ± 0,1 ml dung dịch kali permanganat (5.3) và 50 ml axit sunfuric (5.1) cho vào cốc. Để hỗn hợp này đạt đến 25^oC, nhanh chóng bổ sung hỗn hợp này vào mẫu thử đã được đánh tơi và đồng thời bấm đồng hồ bấm giây (6.4). Rửa cốc với khoảng 10 ml nước cất và bổ sung phần rửa này vào hỗn hợp phản ứng. Tổng thể tích dung dịch là 500 ml. Sau 10 min ± 15 s, cho thêm chính xác 10 ml dung dịch kali iốt (5.2).

Ngay sau đó chuẩn độ iốt tự do bằng dung dịch natri thiosunfat (5.4). Cho thêm một vài giọt dung dịch chất chỉ thị tinh bột (5.5) vào cuối quá trình chuẩn độ (xem đoạn thứ hai từ dưới lên của điều 8.3.2). Ghi lại thể tích, V₂, lượng natri thiosunfat (5.4) bị tiêu hao ở phản ứng, chính xác đến 0,1 ml.

...

...

...

Dùng pipet lấy 25,0 ml ± 0,1 ml dung dịch kali permanganat (5.3) và 50 ml axit sunfuric (5.1) cho vào cốc. Để hỗn hợp này đạt đến 25^oC, nhanh chóng bổ sung hỗn hợp này vào mẫu thử đã được đánh tơi và đồng thời bấm đồng hồ bấm giây (6.4). Rửa cốc với khoảng 35 ml nước cất và bổ sung phần rửa này vào hỗn hợp phản ứng. Tổng thể tích dung dịch là 500 ml. Sau 10 min ± 15 s, cho thêm chính xác 10 ml dung dịch kali iốt (5.2).

Ngay sau đó chuẩn độ iốt tự do với dung dịch natri thiosunfat (5.4). Cho thêm một vài giọt dung dịch chất chỉ thị tinh bột (5.5) vào cuối quá trình chuẩn độ (xem đoạn thứ hai của điều này). Ghi lại thể tích, V₂, lượng natri thiosunfat (5.4) bị tiêu hao ở phản ứng, chính xác đến 0,1 ml.

Sự bay hơi của iốt ảnh hưởng rõ rệt trong việc xác định trị số Kappa. Thời gian giữa lúc bổ sung dung dịch kali iốt tại cuối thời điểm phản ứng, và hoàn thành việc chuẩn độ tiếp theo, phải càng ngắn càng tốt, đặc biệt khi chuẩn độ mẫu trắng.

Không bổ sung chất chỉ thị tinh bột cho đến khi phần lớn iốt bị khử bởi thiosunfat, bởi vì chất chỉ thị tinh bột sẽ ngăn cản việc giải phóng các iốt tự do từ kali iốt.

Nếu quá trình chuẩn độ được thực hiện trong một máy chuẩn độ tự động sử dụng điện cực bạch kim, thì không cần thiết phải bổ sung chất chỉ thị tinh bột.

9. Tính toán kết quả

9.1. Trị số Kappa từ 5 đến 100

Trị số Kappa, X được tính theo công thức sau:

...

...

...

X₁ là trị số Kappa không có nhiệt độ điều chỉnh;

X₂ là trị số Kappa có nhiệt độ điều chỉnh;

V_a là thể tích dung dịch kali permanganat (5.3) tiêu hao trong khi xác định, tính bằng mililit;

V₁ là thể tích dung dịch natri thiosunphat (5.4) tiêu hao trong thí nghiệm mẫu trắng, tính bằng mililit;

V₂ là thể tích dung dịch natri thiosunphat (5.4) tiêu hao trong mẫu thí nghiệm, tính bằng mililit;

c là nồng độ của dung dịch natri thiosunphat (5.4), tính bằng mol trên lít;

0,1 là hệ số, được lấy từ phép tính nồng độ đương lượng gam của dung dịch kali permanganat và stoichiometry của phản ứng trong khi chuẩn độ (f = 0,02 x 5);

d là hệ số hiệu chỉnh đến 50 % (khối lượng/khối lượng) lượng permanganat tiêu hao; d phụ thuộc vào giá trị của V_a (xem Bảng 3);

m là khối lượng khô của mẫu thử, tính bằng gam;

...

...

...

Bảng 3 - Hệ số hiệu chỉnh d, được biểu thị là hàm số của V_a (trị số Kappa từ 5 đến 100)

V_a

ml

d

0

1

2

3

4

...

...

...

6

7

8

9

10

0,938

0,942

0,946

0,950

...

...

...

0,958

0,962

0,966

0,970

0,975

20

0,979

0,983

0,987

...

...

...

0,996

1,000

1,004

1,009

1,013

1,017

30

1,022

...

...

...

CHÚ THÍCH: Hệ số hiệu chỉnh d được dựa trên cơ sở các thực nghiệm với trị số Kappa được tính theo công thức sau:

...

...

...

Trị số Kappa, X, biểu thị bằng số, được tính theo công thức sau:

trong đó:

X₁ là trị số Kappa không có nhiệt độ điều chỉnh;

X₂ là trị số Kappa có nhiệt độ điều chỉnh;

V_b là thể tích dung dịch kali permanganat (5.3) bị tiêu hao trong khi xác định trị số Kappa từ 1 đến 5, tính bằng mililit;

V₁ là thể tích dung dịch natri thiosunphat (5.4) tiêu hao trong thí nghiệm mẫu trắng khi xác định trị số Kappa từ 5 đến 100, tính bằng mililit.

V₂ là thể tích dung dịch natri thiosunphat (5.4) tiêu hao trong khi xác định trị số Kappa từ 1 đến 5, tính bằng mililit;

c là nồng độ của dung dịch natri thiosunphat (5.4), tính bằng mol trên lít;

...

...

...

d là hệ số hiệu chỉnh đến 50 % (khối lượng/khối lượng) của permanganat tiêu hao; d phụ thuộc vào giá trị của V_a (xem Bảng 4);

m là khối lượng khô của mẫu thử, tính bằng gam.

t là nhiệt độ thực tế của phản ứng, tính bằng nhiệt độ Celsius.

Bảng 4 - Hệ số hiệu chỉnh d, được biểu thị là hàm số của V_b (trị số Kappa từ 1 đến 5)

V_b

ml

d

0

1

...

...

...

3

4

5

6

7

8

9

0

...

...

...

1,022

1,026

1,030

1,035

1,039

10

...

...

...

1,048

1,053

1,057

1,062

1,066

...

...

...

9.3. Biểu thị kết quả

Trị số Kappa của bột là giá trị trung bình của hai lần xác định và được lấy với độ chính xác như sau:

- Trị số Kappa ≤ 50: lấy chính xác đến 0,1;

- 50 < trị số Kappa ≤ 100: lấy chính xác đến 0,5.

9.4. Thí dụ tính toán

Khối lượng mẫu thử khô gió

1,100 g

Hàm lượng chất khô của mẫu

...

...

...

Khối lượng mẫu thử làm khô trong tủ sấy

(91,5/100) x 1,100 g = 1,006 g

Thể tích dung dịch natri thiosunphat (5.4) tiêu hao trong thí nghiệm trắng, V₁

25,2 ml

Thể tích dung dịch natri thiosunphat (5.4) tiêu hao trong trong mẫu thí nghiệm, V₂

9,5 ml

Nồng độ của dung dịch natri thiosunphat (5.4), c

0,1910 mol/l

Thể tích dung dịch kali permanganat (5.3) tiêu hao trong mẫu thí nghiệm, V_a

...

...

...

Hệ số hiệu chỉnh, d

1,022

Trị số Kappa, X₁

10. Độ chụm

10.1. Bột đối chiếu

Để bảo đảm kết quả được chính xác, nên lấy một loại bột có trị số Kappa đã biết trong cùng phạm vi như của mẫu thử được phân tích để đối chiếu. Bột đối chiếu phải để ở chỗ khô, mát và tối.

10.2. Độ lặp lại

Bốn mẫu bột được phân tích trong hai phòng thí nghiệm khác nhau với thiết bị được điều khiển bằng tay và trong bảy phòng thí nghiệm khác nhau với thiết bị tự động. Mỗi phòng thí nghiệm phân tích các mẫu thử bột khác nhau mười lần.

...

...

...

Bảng 5 - Độ lặp lại của thí nghiệm xác định trị số Kappa

Giá trị của trị số Kappa

Thiết bị điều khiển bằng tay

Giá trị trung bình

Hệ số chung của các biến thiên, %

4

10

16

40

...

...

...

10,1 đến 10,6

16,1 đến 16,5

40,9 đến 42,5

0,7 đến 1,2

0,6 đến 1,1

0,9 đến 1,3

0,4 đến 0,8

Giá trị của trị số Kappa

Thiết bị tự động

...

...

...

Hệ số chung của các biến thiên, %

4

10

16

40

4,3 đến 4,5

10,2 đến 10,7

16,1 đến 16,7

42,3 đến 42,8

...

...

...

0,6 đến 1,5

0,5 đến 1,7

0,4 đến 1,2

10.3. Độ tái lập

Bốn mẫu bột được phân tích trong chín phòng thí nghiệm khác nhau, trong hai phòng thí nghiệm với thiết bị điều khiển bằng tay và trong bảy phòng với thiết bị tự động. Độ tái lập được biểu thị là hệ số của biến thiên tại bốn giá trị khác nhau của trị số Kappa

Bảng 6 - Độ tái lập của thí nghiệm xác định trị số Kappa

Giá trị của trị số Kappa

Giá trị trung bình

Hệ số của biến thiên, %

...

...

...

10

16

40

4,3

10,3

16,4

42,4

5,4

1,9

...

...

...

1,4

11. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các thông tin sau:

a) tất cả các thông tin để nhận dạng hoàn toàn mẫu thử;

b) viện dẫn tiêu chuẩn này;

c) thời gian và địa điểm thí nghiệm;

d) kết quả, như quy định ở 9.3;

e) có sử dụng thiết bị tự động hay không;

f) cách tiến hành được sử dụng (8.3.1 hoặc 8.3.2);

...

...

...

h) nếu mẫu đã được sàng thì cách tiến hành sàng;

i) nếu mẫu đã được đánh tơi thì cách tiến hành đánh tơi mẫu;

j) bất cứ đặc điểm bất thường nào quan sát thấy trong khi tiến hành;

k) bất kỳ sự sai lệnh nào so với tiêu chuẩn này, hoặc bất kỳ trường hợp hoặc tác động nào có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 3260, Pulps - Determination of chlorine consumption (Degree of delignification)

[2] HATTON, J.V., KEAYS, J.L.: Relationship of pulps yield with KMnO₄ no. and Kappa no. for kraft pulps. III Douglas-Fir. Pulp paper Mag. Canada 74(1973): 5, pp. 94-98

[3] TASMAN, J.E., BERZINS, V.: The permanganate consumption of pulp material. Tappi, 40(1957):9, pp.691-704

...

...

...

[5] WATSON, A.J., STAMP, C.: The influence of different operating procedures on the permanganate number determination. APPITA, 11(1957):1, pp. 4-11

[6] WATSON, A.J.,: The influence of the method of sample preparation on the permanganate consuming capacity of chemical pulp. APPITA, 12(1959):4, pp. 137-139

[7] GELLERSTEDT G., Li, J. and SEVASTYANOVA, O. the relationship between Kappa number and oxidizable structures in bleached kraft pulps. International Pulp Bleaching Conference, Halifax 2000, Proceedings, Vol. 1, pp. 203-206

[8] BERZINS V.: A Rapid Procedure for the Determination of Kappa Number. Tappi, 48(1965):1, pp. 15-20

[9] Li, J. and GELLERSTEDT G. Kinetics and mechanism of Kappa number determination. NPPRJ 13(1998):2 pp. 147-151

[10] Li, J. and GELLERSTEDT G. On the structual significance of the Kappa number measurement. NPPRJ 13(1998):2 pp. 153-158

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4361:2007 (ISO 302:1904) về Bột giấy – Xác định trị số Kappa