Способ потенциометрического определения концентрации веществ в растворах экстракционных систем

Авторы патента:

G01N27/26 - путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза (определение коррозионной стойкости G01N 17/00; путем разделения на составные части с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматографии G01N 30/00; иммуноэлектрофорез G01N 33/561; электрохимические процессы и аппараты вообще B01J; стандартные элементы H01M 6/28)

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам количественного определения веществ в водно-органических системах, и может быть использовано в качестве лабораторного или дистанционного метода контроля за концентрацией веществ в экстракционных или других технологических процессах. Для определения скачка потенциала в органической фазе используется электрод с разрывной мембраной. Разность ЭДС электрода с мембраной и без мембраны исключает скачки потенциалов вспомогательных электродов и соответствует скачку потенциала непосредственно в мембране. Скачки потенциалов вспомогательных электродов в этом случае могут иметь любое значение (не стандартизированное), более того могут изменяться во времени. Техническим результатом является возможность использования в качестве вспомогательных электродов электроды из нержавеющей стали. 2 ил.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам потенциометрического определения концентрации веществ в водно-органических системах и может быть использовано в качестве лабораторного или дистанционного метода контроля за концентрацией веществ в экстракционных или других технологических процессах.

Известны способы потенциометрического определения различных веществ с использованием ионоселективных мембран. В этих способах измеряют мембранный потенциал, который алгебраически складывается из скачков потенциала на поверхностях мембраны (и паразитного внутри мембраны), характерных для равновесного состояния водный раствор - поверхность мембраны [1]. Измерение проводят, используя в качестве внутреннего электрода любой электрод с устойчивым потенциалом. В качестве второго электрода используется стандартный электрод, например, хлорсеребряный. Концентрацию определяют по градуировочному графику: потенциал ионоселективного электрода (или ЭДС ячейки) - концентрация определяемого компонента. Ионоселективные электроды практически невозможно использовать в растворах экстракционных систем из-за присутствия органических веществ, которые, адсорбируясь на поверхности мембраны, отравляют электрод. Кроме того, область определения концентрации веществ значительно ниже используемых в экстракционных системах.

Известен также способ потенциометрического определения концентрации веществ в водных и органических растворах, который заключается в том, что определение проводят в растворах экстракционных систем и измеряют скачок потенциала внутри органической фазы (в мембране), осуществляя токоотвод через контактирующие с ней водные фазы, одна из которых является стандартным, а другая - испытуемым раствором, и определяют концентрацию так же по градуировочному графику в координатах "скачок потенциала - концентрация испытуемого раствора" [2].

По технической сущности наиболее близким является способ по [2]. Он и взят в качестве прототипа.

Недостатком известного способа является то, что в нем предполагается использование стандартных электродов с известным потенциалом, например, хлорсеребряных. Их использование в радиохимических процессах в аппаратах, работающих под давлением, является очень сложной технической задачей - нестабильность потенциала, утечка радиоактивных растворов, сложность технического обслуживания.

Задачей изобретения является разработка способа потенциометрического определения концентрации веществ в растворах экстракционных систем, в котором не используются стандартные электроды.

Поставленная задача решается тем, что в способе потенциометрического определения концентрации веществ в растворах экстракционных систем, включающем измерение ЭДС электролитической ячейки: первый электрод - стандартный водный раствор - органическая фаза - испытуемый водный раствор - второй электрод, определение концентрации по градуировочному графику в координатах "скачок потенциала - концентрация испытуемого раствора", дополнительно измеряют ЭДС электролитической ячейки: первый электрод - стандартный водный раствор - испытуемый водный раствор - второй электрод, скачок потенциала находят как разность этих ЭДС, а в качестве электродов используют электроды из нержавеющей стали.

Таким образом, для определения скачка потенциала в органической фазе используется электрод с разрывной мембраной. Разность ЭДС электрода с мембраной и без мембраны исключает скачки потенциалов электродов, выполняющих функцию токоотвода, и соответствует скачку потенциала непосредственно в мембране. Скачки потенциалов электродов, выполняющих функцию токоотвода, в этом случае могут иметь любое значение (не стандартизированное), более того, могут изменяться во времени. Это позволяет использовать электроды из нержавеющей стали.

На фиг. 1 изображена установка для определения концентрации веществ; на фиг. 2 - график зависимости скачка потенциала от концентрации испытуемого раствора, полученный на установке фиг. 1.

Пример. Определение концентрации азотной кислоты на установке, изображенной на фиг. 1.

Установка имеет стакан 1, а также сосуд 2 с размещенным в нем электродом 3 и электрод 4 (электроды из нержавеющей стали). Сосуд 2 через хлорвиниловую трубку 5 зажимом Мора 6 соединен с капилляром 7. Капилляр 7 может перемещаться по вертикали. Электроды 3 и 4 соединены с pH метром 8.

В стакане 1 находятся две фазы, содержащие азотную кислоту - водная 9 (испытуемый раствор, т.е. тот, концентрацию которого определяют) и органическая 10 (30% трибутилфосфат в разбавителе РЖ-3), равновесная водной 9.

В сосуде 2 находится стандартный раствор азотной кислоты. Через капилляр 7 осуществляют подачу раствора из сосуда 2 в органическую фазу, регулируя скорость подачи раствора зажимом 6. Для подавления диффузионного потенциала на границе соприкосновения водных растворов с разной концентрацией веществ стандартный раствор должен иметь концентрацию веществ более 0,5 моль/л. В описываемой установке в качестве стандартного раствора использовалась азотная кислота 4 моль/л. Определение скачка потенциала проводят измерением двух ЭДС электролитической ячейки в различных позициях капилляра 7 (позиция 1 - в органической фазе, позиция 2 - в испытуемом растворе). Первая и вторая ЭДС представляют собой сумму скачков потенциалов, возникающих на границах раздела фаз или растворов с разной концентрацией веществ. Первую ЭДС измеряют в ячейке: электрод 3 - стандартный водный раствор (сосуд 2) - органическая фаза 10 - испытуемый водный раствор 9 - электрод 4 (позиция 1 капилляра 7, фиг. 1).

Вторую ЭДС измеряют в ячейке: электрод 3 - стандартный водный раствор (сосуд 2) - испытуемый водный раствор 9 - электрод 4 (позиция 2 капилляра 7, фиг.1).

Скачок потенциала в органической фазе находят как разность первой и второй ЭДС.

Для достижения максимального сигнала время жизни капли (перемешивание приграничной зоны) должно составлять 0,2-0,5 с. Определение проводят при комнатной температуре.

Время установления потенциала < 1 с. Погрешность определения

0,1 моль/л.

Строят градуировочный график (фиг.2) в координатах "скачок потенциала

- концентрация испытуемого раствора C_HNO3", для чего в качестве испытуемого раствора (водной фазы 9) берут водные растворы азотной кислоты известных концентраций.

Измеряя скачок потенциала в органической фазе, равновесной с испытуемым раствором (водной фазой 9) неизвестной концентрации, по построенному градуировочному графику определяют концентрацию испытуемого раствора.

Аналогичным образом можно определить концентрацию других веществ, экстрагирующихся в органический раствор ТБФ в разбавителе, например, неодима и урана.

Реализация способа может быть осуществлена другими методами. Например, вместо перемещения капилляра 7 из позиции 1 в позицию 2, осуществляют подачу через капилляр 7 раствора струей, которая пробивает органический слой и осуществляет контакт с испытуемым раствором 9.

Список литературы 1. Никольский Б.П., Матерова Е.А. Ионоселективные электроды. -Л.: Химия, 1980, -240 с., ил., с. 8-17.

2. Заявка на выдачу патента РФ на изобретение N 95116229 от 19.09.95, патент N 2092829, опубл. 10.10.97, прототип.

Формула изобретения

Способ потенциометрического определения концентрации веществ в растворах экстракционных систем, включающий измерение ЭДС электролитической ячейки: первый электрод - стандартный водный раствор - органическая фаза - испытуемый водный раствор - второй электрод и определение концентрации по градуировочному графику в координатах "скачок потенциала - концентрация испытуемого раствора", отличающийся тем, что дополнительно измеряют ЭДС электролитической ячейки: первый электрод - стандартный водный раствор - испытуемый водный раствор - второй электрод, скачок потенциала находят, как разность этих ЭДС, а в качестве электродов используют электроды из нержавеющей стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Способ обнаружения реагента, полимер, электродная основа, электрод и каликсарен // 2133463

Изобретение относится к применению каликсаренов для обнаружения реагентов, особенно нейтрально заряженных реагентов, и к саликсаренсодержащим электропроводным материалам, чувствительным к этим реагентам

Устройство для анализа воды // 2132049

Способ определения содержания нефтепродуктов в воде // 2126965

Электрохимический датчик концентрации водорода в газовых и жидких средах // 2120624

Полупроводниковый материал для адсорбционных сенсоров низкомолекулярных органических соединений и способ его изготовления // 2119695

Изобретение относится к составу полупроводниковых материалов, используемых в адсорбционных сенсорах для обнаружения и количественной оценки концентрации низкомолекулярных органических соединений, преимущественно кетонов в выдыхаемом людьми воздухе, и к технологии изготовления таких полупроводниковых материалов

Способ определения потенциала поверхности // 2119157

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к области аналитической электрохимии, и может быть использовано при определении свойств грунтов, горных пород, строительных материалов, а также свойств поверхностей раздела фаз

Способ адсорбционного концентрирования необратимо адсорбирующихся на металлах соединений // 2114424

Изобретение относится к адсорбции компонентов, а именно к способу адсорбционного концентрирования необратимо адсорбирующихся на металлах соединений путем наложения электрического поля в электрохимической ячейке, при этом перед концентрированием проводят адсорбцию на жидкометаллическом электроде из раствора, содержащего адсорбируемые соединения, при интенсивном перемешивании и потенциале электрода, обеспечивающем необратимую адсорбцию, а концентрирование после отстаивания осуществляют путем сокращения поверхности электрода с необратимо адсорбируемыми соединениями при переводе электрода из ячейки в капилляр. Изобретение относится к анализу материалов с помощью оптических методов путем адсорбции компонентов

Способ получения активированных кислого и щелочного растворов // 2108300

Изобретение относится к способу получения активированных кислого и щелочного растворов, включающему электрохимическое разделение водного раствора электролита, при этом электрохимическому разделению подвергают мочу животных и/или человека

Способ измерения потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки под током // 2106620

Изобретение относится к области электрохимии, электрохимических процессов и технологий в части измерения потенциала электродов под током, а именно к способу измерения потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки под током, основанному на прерывании электрического тока, пропускаемого между рабочим и вспомогательным электродами, и измерении текущего потенциала рабочего электрода, при этом процесс измерения текущего потенциала Eизм рабочего электрода производят относительно электрода сравнения непрерывно по времени t, затем по измеренным значениям потенциала рассчитывают первую производную от зависимости изменения текущего потенциала рабочего электрода от времени: (t)=Eизм

Способ определения гидрохинона или пирокатехина в водных растворах // 2143109

Амперометрический способ определения остаточного хлора в воде // 2163375

Изобретение относится к способам электрохимического, а именно амперометрического определения остаточного хлора в воде, и может быть использовано для измерения концентрации остаточного хлора в воде в процессе ее хлорирования

Способ идентификации металла или сплава и прибор для его осуществления // 2179311

Изобретение относится к электрохимическим способам исследования материалов

Способ определения гидрофобизирующих свойств химреагентов // 2183319

Изобретение относится к способам контроля гидрофобизации твердой поверхности природных и техногенных пористых сред при применении химреагентов - гидрофобизаторов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе в нефтяной

Автоматический анализатор остаточного активного хлора // 2187798

Способ определения диэлектрических характеристик полимеров // 2193188

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве высокомолекулярных соединений, а также для прогнозирования изменения физических свойств полимеров при различных условиях эксплуатации

Сенсор для анализа газа-окислителя и способ его изготовления // 2196322

Изобретение относится к электрохимии

Способ возбуждения микроплазменных разрядов на границе раздела двух жидких фаз // 2198025

Способ измерения электрофоретической подвижности биологических микрообъектов // 2199733

Изобретение относится к биологии и экспериментальной медицине

Устройство для потенциометрических измерений // 2210760