Устройство для электрохимического определения концентрации продуктов восстановления ионов бромата в смеси

 

ОП ИСАНИЕ изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Социалистические

Рес убпмм ()940046 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.12.80 (2l ) 3227200/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51 } М. Кл.

G01 8 27/52

5Ъаударстаанный квинтет

СССР ао делан нэобретеннЯ н опрытнЯ

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24 (53) УДК543. .257(088.8) Дата опубликования описания 01.07.82

1 т " 1.1 " . Г. онова ИА11 НТНОтккныйснь ° 1 (72) Авторы изобретения

К. Б. Яцимирский, А. С. Коваленко и Л. П.

Институт физической химии им. JL B. Писарже скогд"Б 1"ОТ " (71) Заявитель (54) . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОН1 ЕНТРАИИИ ПРОДУКТОВ

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИОНОВ БРОМАТА В СМЕСИ

Изобретение относится к аналитичео кой и физической химии и можег быть использовано для пот енциометрич еского контроля процесса восстановления бромата и регйстрации изменения концентрации продуктов его восстановления (бромида, брсма) селективно по отношению к ионам редокс пар металлов, например пук потенциометрическом титровании броматом, гипобромитом, бромом, при изучении потенциометрическим методом кинетики и механизма слОжных ОкисшГГельно» восстановительных реакций с участием бромата, гипобромита, бромита и ионов металлов. 15

Преимущественной областью использования предлагаемого изобретения может быть химическая технология, в частности для непрерывного автоматического щ потенциометрического контроля изменения концентрации бромата и продуктов его восстановления в реакциях окисления бцоматом и реакциях бромирования в

2 сложных смесях в присутствии редокс пар ионов металлов.

Известен мембранный бромид-селективный электрод для определения бромид-ионов, используемый с какимлибо вспомогательным электродом 5l ) . Бромид-селективные электроды имеют мембрану, состоящую из смеси A+ 9 и А с Вг, обеспечивающую селсктивное определение бромид-ионов по отношению к ионам металлов, ионам хлорида, некоторым окислителям. Данные электроды позволяют определить концентрацию бромид-ионов до 10 моль/л. Однако, как показали проведенные исследования мембранного бромид-селективного электрода, на величину потенциала такого электрода сильно влияет бромат, вследствие чего определение концентрации бромида в присутствии бромата затруднительно. В присутс. гвии значительной ко1центрации бромата, s отсутствие достаточно активных восстановителей стационарная концентрация 6рп. ид-ионов в

3 0400 раствОре Очень малая. В таких условиях происходит обратимое изменение поверхности мембраны бромид-селективного электрода и он теряет чувствительность к изменению концентрации ионов бромида. Кроме того, известные бромид-селективные электроды не могут использоваться при .повышенных температурах (выше

70ОС), а также в присутствии органических растворителей H в KoEHIeHTpHpoBBHних раствОрах минеральных кислот. ЭтО не позволяет использовать бромид-селек. тивный электрод в жестких условиях, применяющихся в некоторых технологических процессах, в частности процессах

t бромирования и окисления броматом.

Наиболее близким к предиагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для потенциометрического контроля процесса щй восс гановления шестивалентного хрома в трехвалентный, состоящая из индикаторного электрода (платинового или золотого), потенциал которого зависит от концентраций окисленной и восстановлен- щ ной форм ионов, а также от концентрации водородных ионов, и электрода сравнений, в качестве которого (c целью снижения влияния концентрации водородных ионов в растворе на величину электродвнжущей пят электродной пары) используют электрод, потенциал которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе, например стеклянный (2j .

Недостатком известного технического

35 решения является невозможность определять с высокой чувствительностью концентрацию ионов бромата и продуктов его восстановления в смеси.

Uem» изобретения — цовьппение чувст ао вительности путем исключения влияния редоко-форм ионов металла на ватичиу ЭДС.

Поставленная цель достигается тем, что s устройстве для электрохимического определения редокс-форм, содержащем

45 платиновый индикаторный электрод и электрод сравнения, в качестве электрода сравнения используют стеклоуглеродный.

Потенциал этого углерода зависит только

От концентрации редокс-форм ионов металлов в растворе и не зависит от концентрации бромата и продуктов его восстановления, а именно - стеклоуглеродный.

Электродвнжущая сила этой электродной пары пропорциональна концентрации продуктов восстановления 6poMGTB (бромида, брома) и не зависит от концентращпи редоко-форм ионов металлов, в частности

46 4 таких как перий (9, Е ), марганец (ц, ф).

Платиновый электрод берут в виде дгадсой платиновой пластины. размером

20х10 мм и тяшшной 0,3 мм, Огеклоуглеродный электрод марки СУ-2500 имеет форму цилиндрического стержня, диаметром 2 мм с длиной рабочей части (погружаемой в раствор) 10 мм.

Раствор бромата натрия известной концентрации обьемом 14- мл помещают в стеклянный стаканчик и при интенсивном перемешивании магнитной мешалкой добавляют 1„0 мл раствора бромида натри определенной концентрации. При этом происходит быстрое окисление добавляемого бромида и восстановление части бромата до брома. Этот процесс сопровождается быстрым изб енением ЭДС электродной пары. Величину ЭДС измерякт с помошью иономера ЭВ-74 и регИстрируют с помошьк автоматического потенциометра КСП-4.

На чертеже пуйведен график результа тов трех опытов.

На график» видно как изменяется ЭДС электродной пары при добавлеи и раствора бромида концентрацпей

0,0001 моль/л(а), 0,0025 моль/л (б), 0,005 моль/ц (b) к растворам бромата натрия с концентрацией 0,035 моль/л.

Как видно из этих данных, ЭДС электродной пары уменьшается после прибавления ионов бромида, а затем увели« чивается по мере расходования бромида.

Установившаяся через некоторое время (20-30 с) величина ЭДС характеризует сложное равновесие бромата и продуктов его восстановления - бромида, брома. Скачок ЭДС, наблюдающийся сразу после добавления бромида, пропорционален величине добавляемой концентрации ионов бромида. Величина этого скачка ЭДС характеризует чувствительность электродной пары к изменешпо концентрации ионов бромида.

В табткце приведены скачки ЭДС, характеризующие чувствительность электродных пар к изменению концентрации ионов бромида. В качестве известной электродной пары используют бромидселективный электрод Rad809is ОР-Ьг со вспо огательным HBcbIIUeEIHblM KBIlo» мельным электродом. Методика проведения опьггов, растворы H аппаратура такие же, zaz и в случае предлагаемой электродной пары (фп . 1).

040048

0,0001

0,0025

0,005

0,001

23

40

240

1, егм

ВРИИПИ Заказ 4658/65 Тирвж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из приведенных в таблице данных, чувствительность предлагаемой .электродной пары к изменению концентрации ионов бромнда в интервале

«О — 1-10 моль/л (в присутствии бромата) примерно в 2-6 раза выше, чем известной.

Посредством потенцнометрнческой

pEf%EcTpBIgfs иск 1:енения концентрации бромата и продуктов его восстановления, с использованием предпагаемой электродsoft пары, возможен непрерывный в том числе автоматический контроль,, не требуикднй отбора проб из реакционной смеси, а также управление технспогическими процессами, в которых используется окисление броматом и типобромитом, а также процессами бромивования, что будет способствовать более точному выпалнеипо технологических условий проведения этих процессов в условиях высо,Ме

ФЮ ких температур и давлений в агрессжв

Hblx средах

Формула изобретения

Устройство для электрсисимического

20 определения концентрации продуктов восстановления ионов бромата в смесж, содержащее платиновый индикаторный электрод н электрод сравнения, о. тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьии ения чувствительности cmpegeaeния путем нсипочения влияния редокоформ ионов металлов на величину ЭДС, в качестве электрода сравнения исполь зован стеклоуглеродный. зо Источщпсн информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лаицминараянайах Н. Мембранные электроды. Л., Химия, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

35 № 307306 кл. 9 01 8 27/46, 1976 (прототип).