Способ селективного выделения серы из серусодержащих материалов

 

1 1743948

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оэ Советских

Социалистических

Республик . (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.10.78 (21) 2679552/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (51) М Кт

С 01В 17/00

G 01N 1/28

G 01N 31/00

Государственный комитет

С С С,Р (53) УДК 543-1.05:

:546.22 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Устинов, В. A. Гриненко и В. Ф. Суховерхов

Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (71) Заявитель — 1 (54) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРЫ

ИЗ СЕРУСОДЕРЖАЩИХ МА1 ЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области неорганической и аналитической химии, а также к химии изотопов и изотопной геологии, в частности к разработке способов селективного выделения разных форм серы (самородной, сульфатной и сульфидной) из различных объектов (природных и синтетических), и может быть использовано в количественном химическом анализе и прп изучении природных вариаций изотопных отношений серы, в практической геологии.

Выделение и определение содержания разных форм серы в одном и том же образце сопряжено с длительными и сложными процедурами.

Известен способ количественного выделения серы, основанный на принципах «мокрой» химии. Для выделения, например, сульфида серы из породы навеску обрабаTbI 8 а IOT CORI я H 0 É K H C J1 OT OH а B bI+e. я 10 LU 1111 ся сероводород вытесняют током углекислого газа.

Количество выделяющегося сероводорода определяют гравиметрически, иодометрически или фотометрически.

Сульфатная сера в растворимых серпокислых соединениях при обработке растворами соляной кислоты переходит в раствор, сульфатная сера барита или целестина при этой процедуре остается в осадке и может быть переведена в раствор только после сплавлсния выделенного остатка с содой.

Недостатком известного способа является то, что в процессе анализа ряд сульфидов, в том числе ГеЯ, Л1о. >.", HgS, не разлагаются соляной кпслото;, что снижает полноту выделения. Болсс того, известный спосоо пе позволяет выделять разные формы серы из одной навсскп, в связи с этим процесс выделения серы мпогостадиен и трудоемок. Прп этом нсобходимо для анализа серы в каждой ее форме проводить самостоятельное определение.

Наиболее близким к изобретению является способ выделения различных форм серы из горных пород и руд, согласно которому для определения элементарной серы навеску образца подвергают термической обработке прп температуре порядка 300 С.

Осажденную элементарную серу псреводят в сероводород для последующего его анализа. Для определения ппрптпой формы серы образец спекают с металлическим кальцием в атмосфере углекислого газа и паров воды. Прп этом все формы ссры (кроме сульфатной) переходят в ссроьодород.

Для определения жс сульфатов навеску снова спека1от с металлическим кальцием в присутствии щавелевой кислоты.

743948

Недостатком способа является трудоемкость и многостадийность выделения серы, поскольку для селективного выделения серы в каждой ее форме необходимо проводить самостоятельное определение. Более того, при необходимости определения изотопного состава серы необходима дополнительная операция ло переводу полученного сероводорода либо в $0, либо в SFI; для масс-спектрального изотопного анализа.

Целью изобретения является упрощение способа выделения различных форм серы из одной навески и сокращение времени.

Поставленная цель достигается тем, что исследуемый образец дополнительно подвергают последовательной обработке газообразным фтором при температуре 50 — б0 и 450 — 500" С соответственно с последующей регистрацией образовавшихся фторпрованных газообразных продуктов одним лз известных способов.

Способ осуществляют на вакуумной установке в реакторе, вымол IOHHQM из никеля или из мопель-металла. Отделение элементарной серы из навескн осуществляют путем возгонки сс в реакторе нрл температуре порядка 300 С, при этом сера осаждается пос;1е остыванля реактора на его стенках. Затем в реактор подают газообразный фтор и реактор герметизнруют и нагревают до 50"С. 11ри этой температуре окисляется до $Г6 только элементарная сера, а сульфиды и сульфаты не реагируют со фтором.

TaKI11vI ooP33oi>I, можно HB ItcPBoiYI 3TBITP QTделить элементарную серу, отобрав из реакторов SFg. Дальнейшее фторирование при температуре порядка 450 †5 С приводит к образованию SFI; из сульфидов и

SOqFq из сульфатов. Соотношение сульфидной и сульфатной форм серы в исследуемом образце можно определить либо разделив газообразные SFI; u SOgFg путем тонкой низкотемпературной дистилляции, либо из масс-спектрального нли хроматографического анализа газообразных прсдуктов реакции.

Новым в предлагаемом способе является последовательное фторирование газообразным фтором в определенных условиях, что позволяет селективно выделять разные формы серы: элементарную — SFI;, сульфидную — SFg ii сульфатную — SO2F>, причем изотопный анализ серы проводят масс-спектрально с использованием в качестве рабочих веществ SFI; (по известной методике) и фтористого сульфурила ионных пиках с т/е= 83 (S OqF+) и 85 ($з О F+)

Пример. Навеску 100 мг исследуемого образца (вулканическая сера в породе) помещают в никелевом тигле в герметично закрывающийся реактор из мопель-металла емкостью 100 см . Реактор присоединяют к вакуумной установке, вакуумируют до

10 — мм рт, ст, и герметизируют. После

5 !

О

55 этого реактор нагревают до 300 С в течение

l0 мин. Реактор соединен с дозатором фтора, а также подсоединен к стеклянной части установки, снабженной устройством для перекачки газов и измерения их объемов. После прогрева реактор охлаждают до комнатной температуры (элементарная сера из образца возгоняется и осаждается на стенках реактора), открывают и напускают 100 см фтора (при давлении

1 ж1 атм). Затем реактор перекрывают и нагревают до 50 С в течение 15 мин. По окончании процесса фторирования элементарной серы реактор охлаждают жидким азотом, открывают и откачивают избыточное количество фтора. После этого доводят температуру реактора до комнатной и перекачивают образовавшуюся SFI; в стеклянную часть установки и измеряют количество

SF,- (11 мл). После этого в реактор напускают 200 — 300 см фтора, герметизируют н нагревают при 500 С в течение 0,5 — 1,0 ч.

Манипуляции по удалению избытка фтора, части кислорода и перекачке газообразных продуктов реакции аналогичны вышеприведенным. Часть газовой смеси SFq из сульфлдов и SOgl g из сульфатов анализируют на масс-спектрометре или хроматографе (общее количество измеряют манометром—

21 мл ). МВсс-спектральный анализ показал отношение SF6. SO>F — = 1,7. Из полученных данных рассчитывают содержание (о/о) элементарной сульфидной и сульфатной серы в исследуемом образце. Часть газовых проб отбирают в стеклянные ампулы для проведения изотопного анализа серы.

Таким образом, использование способа выделения разных форм серы посредством фторирования газообразным фтором является экономически более выгодным и целесообразным по сравнению с методами

< мокрой» химии за счет сокращения цикла операции, упрощения экспериментальной методики, повышения экспрессности способа (в 2 раза быстрее), универсальности самого процесса выделения серы.

Способ обеспечивает полноту выделения серы из одной навески пробы, при этом сера выделяется в форме высоколетучнх соединений, пригодных как для непосредственного использования в изотопной химии и геологии, так и в количественном волюмометрическом ее определении.

Формула изобретения

Способ селективного выделения серы из серусодержащих материалов, включающий нагревание исследуемого образца при температуре 300 С с последующим анализом образовавшихся продуктов одним из известных методов, отл ич а ющийся тем, что, с целью упрощения способа выделения различных форм серы из одной навески и со743948

Составитель А. Жаворонкова

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Пилипенко

Корректор О. Иоанесян

Заказ 1203/16 Изд. ¹ 346 Тира>к 569 Подписное

НПО «Поиск» Государственього комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 кращения времени, исследуемый образец дополнительно подвергают последовательной обработке газообразным фтором при

50 — 60 и 450 †5 С соответственно.