Способ фазового анализа ртути в порошкообразных материалах
Сущность изобретения пробу нагревают до температуры диссоциации соединений , которая составляет для металлической сульфидной и окисленной форм соответственно 200-220°С, 240-400°С и 450-600°С при длительности отгонки ртути из каждого соединения 25-30 мин Ртуть отгоняют в барботеры, заполненные смесью азотной и соляной кислот, и измеряют ее количество титриметрическим методом, по результатам которого определяют концентрацию анализируемого соединения в пробе 5 табл
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 В 43/00 ( с
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795261/25 (22) 22.02.90 (46) 23,11.92, Бюл, М 43 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии (72) Е.И.Савичев, Э.В.Шугуров, Г.А.Недугова. Г.B.Àôàíàñüåâà и Е.И.Трепольский (56) Авторское свидетельство СССР
Q 237444,кл, С 01 G 13/00, 1969.
Авторское свидетельство СССР
М 223439, кл. С 22 В 43/00. 1968. (54) СПОСОБ ФАЗОВОГО АНАЛИЗА РТУТИ
В ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Изобретение относится к фазовому анализу, в частности к количественному определению форм соединений ртути в . порошкообразных материалах, Известен способ фазового анализа проб на соединения ртути. включающий обработку проб различными химически активными растворителями с целью селективного выделения ртути из анализируемых соединений в раствор, последующего измерения количества ртути в образовавшихся растворах и определении анализируемого соединения расчетным путем.
Недостатком способа является невысокая точность анализа.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ фазового анализа, включающий последовательную обработку проб растворителями: дистиллированной водой для определения двуххлористой ртути, 3-5 -ной азотной кислотой — для определения окиси ртути и фторида. 2 — 3%-ным
„„. Ж„„1776б96 А1 (57) Сущность изобретения: пробу нагревают до температуры диссоциации соединений, которая составляет для металлической, сульфидной и окисленной форм соответственно 200-220 С, 240-400 С и 450-600 С при длительности отгонки ртути из каждого соединения 25-30 мин. Ртуть отгоняют в барботеры, заполненные смесью азотной и соляной кислот, и измеряют ее количество титриметрическим методом, по результатам которого определяют концентрацию анализируемого соединения в пробе. 5 табл. раствором гипосульфита натрия — для определения йодистой ртути, разбавленной 2:1 соляной кислотой — для определения однохлористой ртути, разбавленной 2:1 азотной кислотой — для определения металлической ртути и смесью равных количеств 10-15%ного растворов сульфита натрия и щелочи— для определения сульфида ртути, а определение теллуридов и селенидов ртути осуществляют расчетным путем по содержанию теллура и селена в остатке после обработки анализируемой пробы всеми растворителями. Время анализа пробы 13-15 ч.
Основным недостатком известного способа является влияние матрицы проб на результаты анализа, вследствие недостаточной селективности используемых в процессе анализа растворителей, что приводит к снижению точности определения форм соединений ртути, так как при использовании того или иного растворителя происходит либо неполное выделение ртути в раствор из анализируемого соединения, либо в рас1776696 твор переходит ртуть и из других соединений. Кроме того, длительность анализа составляет 13 — 15 ч.
Предлагаемый способ позволяет избежать приведенных недостатков и позволит 5 повысить точность анализа и его экспрессность, Сущность способа заключается в том, что в известном способе фазового анализа ртути в порошкообразных материалах, 10 включающем селективное выделение ртути иэ анализируемых соединений и измерение выделенных количеств ртути, селективнае выделение ртути осуществляют нагреванием исследуемого матери- . 15 эла в.ступенчатом режиме, отгонкой ртути и ее соединений из соответствующих фаз, и откачиванием газообразных продуктов, выделяющихся из пробы, причем, отгонку металлической ртути и ее 20 галогенидов осуществляют при температуре 200 С t< 220 С в течение 25-30 мин, отгонку из ее халькогенидов и окислов осуществляют последовательн о п ри тем пературах 2500 С < t2 400 С 25 и 450 С з 600. С в течение 25 — 30 мин при каждой температуре, а откачивание га зообразных продуктов, выделяющихся иэ .пробы, проводят со скоростью 2 — 5 л/мин.
Для селективного выделения ртути из 30 определяемых соединений используют свойства этих соединений разлагается с выделением ртути а газовую фазу при различных температурных режимах. Измерив количество ртути, выделившейся в газо- 35 вую фазу при температурном режиме, при котором происходит термическая диссоциация анализируемого соединения, расчетным путем определяют его концентрацию в пробе, 40
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что анализируемое соединение ртути разрушают температурным воздействием, 45 причем для выбора режима, обеспечивающего селективное выделение ртути, исполь- зуется одна из физических констант— температура диссоциации анализируемого соединения. 50
Таким образом, уточнив температурные режимы, обеспечивающие селективное и полное выделение ртути из различных ее соединений, присутствующих в анализируемом обьекте, можно, измерив количество 55 ртути, выделившейся в газовую фазу при . определенном режиме, расчетным путем определить концентрацию анализируемого соединения ртути в пробе, Предложенный способ осуществляют следующим образом.
Навескэ анализируемого порошкообразного материала (руда ртутьсодержащего месторождения), подготовленная в соответствии с ГОСТ 1480 — 80, массой 1 г насыпалась в фарфоровую лодочку, которая помещалась в стальную камеру. Камера закрывалась крышкой и вводилась в нагревательное устройство, нап ример в лабораторную печь типа СНОЛ-1, 6251/11ИЗ, дающую возможность устанавливать требуемый температурный режим автоматически с точностью не ниже + 5 С.
Температуру, обеспечивающую селективное разрушение того или иного анализируемого соединения ртути и длительность тепловой обработки, подбирали экспериментальным путем. Так, для определения суммы металлической ртути и галогенидов, халькогенидных и окисленных форм в геологических пробах температура составила
200-220 C,250-400 С и 450 — 600 С соответственно. Образующаяся в процессе температурной обработки газовоздушная смесь эвакуировалась иэ камеры через штуцер, соединенный трубкой с системой барботеров, заполненных поглощающим ртуть раствором (смесь азотной и соляной кислот s соответствии 3 .1) с помощью форвакуумного насоса со скоростью 2-5 л/мин.
Обработка пробы при выбранном температурном режиме велась до тех пор, пока в газавоздушной смеси присутствовали следы ртути. Это время, выбранное экспериментально, составило 25 — 30 мин. После прекращения поступления ртутьсодержащих газов тепловую обработку пробы прекращали, барботеры отсоединяли от системы, и растворы, содержащиеся в них, анализировали на ртуть с использованием экстракционно-титрометрического метода.
Определенное этим методом количество ртути использовалось в расчетах концентрации анализируемого соединения в пробе.
Расчет производили по формуле где С вЂ” концентрация анализируемо о соединения ртути в пробе, ;
M — молекулярный вес анализируемого соединения;
А — атомный вес ртути:
x — количество атомов ртути в анализируемом соединении;
1776696
m — масса ртути, определенная в барботерах, г; и — навеска пробы, взятая на анализ, г.
Например, при навеске 1 r и температуре 200-220 С отгонялась ртуть металличе- 5 ская и ее галогенидные соединения.
Отгонка производилась в течение 25-30 мин. В поглотительных растворах определено 2 мкг ртути. Далее система переключалась на барботеры со свежим раствором и 10 температура поднималась до 25-400 С, после 25-30 мин обработки в растворах обнаружено 560 мкг ртути. Далее пробу выдерживали в течение 25-30 мин при температуре 450-600 С. В растворах определе- 15 но 14 мкг ртути.
Эвакуацию образующейся в процессе пиролиза газовоздушной смеси проводили со скоростью 2 — 5 л/мин.
По приведенной формуле определяем, 20 что в пробе содержалось: ртути металлической и содержащейся в галогенидах
20061 20 10 . 100
1q, 1 200,61
=210
30 сульфидов ртути
С 232,61 560 10 . 100
1 1 200,61
= 6,510 %; окислов ртути
216,61 14 10 100
1ь 1 200,61
= 1,51.10 %;
Таким образом, в анализируемой руде 45 определено: ртути в виде металла и в составе галогенидных соединений — 2,0 10 %; е
-4 сульфидной форме — 6,5 10 %, окислов рту-2 ти — 1,51 ° 10 %
Сравнение этих данных с результатами 50 анализа этой же пробы на общее содержание ртути, выполненного классическим экстракционно-титриметрическим методом с использованием дитизона — 0,056%, что соответствует 560 мкг/г Hg, свидетельствует 55 о достаточно полном извлечении ртути и высокой точности анализа.
Время, необходимое для проведения фазового анализа на ртуть порошкообраэной пробы, по предложенному способу составляет 2,5-3,0 ч, в то время как по прототипу для этого требуется 13-15 ч, Результаты экспериментов приведены в таблицах.
В табл. 1, 2 приведены результаты сравнения времени, необходимого для проведения анализа, по прототипу с предложенным способом, а также сопоставительные данные об ошибках двух методов. В табл. 3 приведены данные, на основании которых выбраны температурные режимы, обеспечивающие селективное выделение ртути из анализируемых соединений; в табл. 4 — длительность тепловой обработки, в табл. 5— оптимальные интервалы скорости эвакуации образующейся при пиролизе газовоздушной смеси. Таким образом, интервал температур 200-220 С является оптимальным для отгонки ртути металлической и ее галогенидов, так как при более низких температурах (см.данные табл. 3) происходит неполная отгонка, а при более высоких температурах в поглотители попадает ртуть из других соединений.
Аналогичные критерии использованы при выборе температурного интервала для отгонки сульфида ртути и разрушения ее окислов.
На основании данных табл. 4 выбрано время тепловой обработки проб 25 — 30 мин.
При уменьшении времени отгонки ртуть отгоняется неполностью, а увеличение его свыше 30 мин нецелесообразно.
Скорость откачивания 2 — 5 л/мин обеспечивает полное улавливание ртути иэ газовоэдушной смеси. Смещение интервалов в большую и меньшую сторону приводит к потерям ртути (см.данные табл. 5).
Как видно из приведенных в табл.1 — 5 данных, предложенный способ характеризуется более высокой по сравнению с ïðîтотипом точностью определения соединений ртути, а время, требуемое для
его реализации, е пять раз меньше.
Кроме того, способ прост в реализации и не требует высокой квалификации исполнителя.
Формула изобретения
Способ фазового анализа ртути в порошкообразных материалах, включающий селективное выделение ртути из анализируемых соединений и измерение выделенных количеств ртути, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа и его экспрессности, селектиеное выделение ртути осуществляют нагреванием исследуемого материала в ступенчатом
1776696 режиме, отгонкой ртути и ее соединений из соответствующих фаз и откачиванием газообразных продуктов, выделяющихся из пробы, причем отгонку металлической ртути и ее галогенидов осуществляют при температуре t1(200 tl 220 С) в течение 25-30 мин, отгонку ртути из ее халькогенидов и окислов осуществляют последовательно при температурах тг(250 12 < 400 Ñ) и
1з(450 Таблица Химический фазовый анализ, Ф (прототип) Время про" ведения Термический фазовый анализ, б (rlo предлагаемому способу) Порядковый номер Время проведения анализа, ч анализа, ч EEgS EEgO lEg t EEgo6W llgO 11В п1о 118 ооа4 3 Таолица 2 Термический фазоеый анализ (по предлагаемому способ химический фазоаый анализ 1по прототипу). ф н о Н S Н 0 Н S 0.000046 0.00002 0.00006 0.00005 0,00004 0,000046 0,00002 0.00002 0,000046 0.00036 0,0002 О.O0035 О,0003 0.00036 О 0003 0.0002 0.0003 0.0003 0.008 0,012 0,01 О.ОО9 0.009 0.009 0.012 0.009 0,009 0,000089 0.00004 0.00006 0.00006 О 00004 0.00008 0.00004 0.000042 0,00004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0.00039 0,00038 0.0004 0,00038 0,017 0.016 0,02 0.017 0.016 0,01S 0.013 0,015 0,013 Таб лица 3 Определена. а поглотнтельнан растааре а пересчете на анализируемое соединение, при тенпературе, С 150 ГЗО 200 22Ü 230 240 250 ЗОО 350 4ОО 430 450 5ОО 600 700 -чн/аб н/аб О,ОООЗ 0,0003 н/об н/об и/аб 0,0004 0,0007 о;0008 н/аб н/аб 0,0002 0,0006 0,002 О,ОО19 н/об н/об О>0003 0,003 0,015 0,015 н/об и/аб 0,008 0,017 0,25 0,24 н/аб н/об н/об н/об н/об н/об н/об О,ООО3 0.00250,0031 0,0032 О,ОО31 н/об н/об н/аб н(об н/об н/об н/об О ООО3 О 013 0,015 01015 О,О17 н/об н/аб н/об н/об н/аб н/об н /об О,ООО3 0,245 0,253 0,253 0,251 н/об и/аб н/аб Н/об н/аб н/об н/об О,ООО3 0,98 1,10 \,12 1,08 н/аб н/аб н/аб н/об н/аб н/аб н/об О ° 0003 1,39 1 ° 51 1 ° 48 1,51 и/об н/об н/аб н/об н/об, н/об н/об н/об н/об н/об н/об и/сб н/об 0,001 н/об н/аб н/аб н/аб н/аб н/об н/аб н/об н/об и/об и/об н/аб О,ОО8 н/об н/аб н/аб н/аб н/аб н/об н/аб н/об и/об и/об н/об н/об н/аб н/аб н/об н/об н/аб н/об н/об и/об н/об н/об н/об н/аб рнализнруеиае соединение Содериание соединении ртути е исслелуеиои образце, Сукна иеталлнческой ртути и ртути .е составе галогенндаа 0,0003 о,ооо8 o,îî19 0,015 0,25 о,аоз 0,015 0,0253 1,10 1,50 О,ОО1 о,оо8 Сульаид ртути Окись ртути 0,0008 o,îî8 0,014 0,057 О,OO12 0,009 0,016 0,015 0,056 0,014 0,056 н /еб 0,057 0,06 0,048 0,063 0,051 0,048 0,063 0,050 0,050 0,050 0,0013 0,0013 0,001г6 0i0014 0,0013 0,0013 0,0012 0,00129 0,0013 0,00018 0,051" o,О001г o,o4ã3 0,00019 0,0560 0,00015 0,0455 0,00012 0,0493 0,00017 0,0554 0,00012 0,0443 0,00012 0,0442 0,00012 0,0443 13 13 14 13 13 0,06 0,054 0,О63 0,055 0,061 0,065 0,054 0,065 0,065 0,0015 0,001 0,0013 0,0013 0,0015 о,0014 0,0011 0,0015 0,0014 0,0002 0,0546 0,00012 0,048 0,0002. 0,0560 0,00016 0,0484 0,0002 0,0546 0,0002 0,0575 0,00012 0,0480 0,00012 0,0575 0,0002 0,0575 2,5 2,5 3,о 2,5 3,0 3,0 2,5 3,0 3,0 1776696 Таблцца 4 Т ° 54ÞÖÅ б Составитель Э.Шугуров Техред М.Моргентал Корректор О.Густи Редактор Т.Иванова Заказ 4101 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
