СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ В РУДАХ МЕТОДОМ ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТРИИ Российский патент 2015 года по МПК G01N27/42 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения ионов металлов, и может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке в случае анализа руд и рудных концентратов и пород для определения концентраций ионов платины методом хронопотенциометрии (ХП).

Известен метод бестокового хронопотенциометрического определения платины (IV) на ртутно-графитовом электроде. В качестве фонового электролита использовали 0,1 М HCl и раствор 10^-4 М KMnO₄ [В.Ф. Торопова, Ю.Н. Поляков, С.Х. Круть. «Определение золота и платиновых металлов методом инверсионной бестоковой хронопотенциометрии» // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. - 1993. - Т.36. №2 - С.111-114] (прототип). Определение платины (IV) проводят по следующей методике. В качестве окислителя в стадии растворения использовали раствор 10^-4 М KMnO₄ на фоне 0,1 М HCl. В качестве индикаторного электрода использовали ртутно-графитовый, а электродом сравнения служил хлоридсеребряный электрод. Концентрация ионов платины (II) в растворе составляла 3,9·10² мг/дм³. Недостатком метода является низкая чувствительность, а также применение токсичной ртути.

В работе была поставлена задача снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний платины (IV) по пику электровосстановления в режиме реального времени при контролируемом потенциале на графитовом электроде методом ХП.

Поставленная задача достигается тем, что платину (IV) переводят в растворе в фосфатный комплекс и проводят хронопотенциометрическое определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе, при контролируемом потенциале минус 0,3 B и с регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М H₃PO₄, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.

Новым в способе является то, что для получения полезного сигнала, зависящего от концентрации платины (IV), регистрируют отклики в режиме реального времени при контролируемом потенциале.

В предлагаемом способе впервые установлена способность ионов платины (IV) электрохимически восстанавливаться на поверхности ГЭ. В качестве индикаторного применяли ГЭ (в прототипе применяли ртутно-графитовый электрод). Использование таких электродов обусловлено высокой химической и электрохимической устойчивостью графита, широкой областью рабочих потенциалов, а также простотой механического обновления поверхности и требованиями техники безопасности. Нижняя граница определяемых содержаний по данному методу составила 0,0005 мг/дм³ (в прототипе 0,002 мг/дм³).

Результаты определения платины на ГЭ приведены в таблице. Как видно из таблицы, максимальная погрешность измерений составляет 23,9%. Расчет определяемых концентраций платины проводится по методу «Введено-найдено».

Проводят определение ионов платины (IV) на поверхности графитового электрода в перемешиваемом растворе в режиме реального времени при контролируемом потенциале электролиза минус 0,3 B. При потенциале минус 0,3 B максимальный отклик сигнала достигает своего предельного значения. Дальнейшее увеличение потенциала электролиза вызывает неравномерный рост отклика сигнала на поверхности ГЭ, что приводит к искажению результатов анализа, поэтому выбирался потенциал электролиза минус 0,3 B. Измерения проводились на фоне 0,1 М H₃PO₄, с последующей регистрацией хронопотенциометрических кривых. Концентрацию ионов платины (IV) определяют по отклику сигнала относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода (нас.х.с.). На фиг.1 представлены хронопотенциограммы, полученные на поверхности ГЭ. Отклик 1 - C_Pt(IV) равен 0,0005 мг/дм³, отклик 2 - C_Pt(IV) равен 0,0005 мг/дм³.

Таким образом, установленные условия впервые позволили количественно определять содержание ионов платины (IV) в интервале 0,0005-10 мг/дм³ (фиг.2).

Предлагаемый хронопотенциометрический способ позволил существенно улучшить метрологические характеристики анализа платины (IV); повысить чувствительность определения (0,0005 мг/дм³), что на порядок ниже по сравнению с прототипом.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1 (фиг.1). Измерения были проведены на искусственных смесях. 10 мл фонового электролита (0,1 М H₃PO₄) помещают в кварцевый стаканчик. Снимают фон. Не прекращая перемешивания, проводят определение содержание ионов платины (IV), при E_э=-0,3 В в режиме реального времени, снимают хронопотенциометрическую кривую. Вносят добавку стандартного образца платины (IV) 0,01 мл из 0,01 мг/дм³, регистрировали отклик 1 при потенциале -0,3 B. Затем вносили еще одну добавку стандартного образца платины (IV) 0,01 мл из 0,01 мг/дм³ и регистрировали отклик 2 при аналогичных условиях. По высоте отклика стандартной добавки вычисляли концентрацию платины в растворе.

Пример 2. Измерения платины (IV) были проведены в рудном материале.

1 г рудного материала помещают в корундовый тигель, обрабатывают смесью кислот 37% HCl и 68% HNO₃ (3:1) для переведения металлов в раствор. Полученную смесь фильтруют через фильтр «синяя лента» и проводят осаждение 3% раствором NaOH. Полученный раствор выпаривают до сухого остатка при 180°C.

100 мл раствора помещают в коническую колбу и выпаривают до минимального объема. Количественно переносят раствор в кварцевый стакан объемом 20 мл и добавляют 1 мл 1 М H₃PO₄, чтобы в 10 мл водного раствора концентрация по фосфорной кислоте составила 0,1М.

Снимают фоновую кривую: 10 мл фонового электролита (0,1М H₃PO₄) помещают в кварцевый стаканчик, не прекращая перемешивания, снимают хронопотенциограмму при Е_э=-0,3 B. Прямой ход хронопотенциограммы говорит о чистоте фона.

Добавляют аликвотную часть 1 мл анализируемого раствора, не прекращая перемешивания, снимают хронопотенциограмму при потенциале накопления -0,3 В до выхода отклика на предел. Затем вносили добавку стандартного образца платины (IV) 0,02 мл из 0,01 мг/дм³, не прекращая перемешивания, регистрировали отклик до его выхода на предел. По высоте отклика стандартной добавки вычисляли концентрацию платины в растворе.

Таким образом, впервые установлена способность количественного анализа платины по высоте отклика на хронопотенциограмме.

Предложенный способ прост и может быть применен в любой химической лаборатории, имеющей компьютеризированные анализаторы, работающие в хронопотенциометрическом режиме.

Предложенный способ может быть использован для определения платины (IV) в руде.

Таблица Результаты определения платины (IV) в фоновом электролите (0,1 M H₃PO₄) Введено C_Pt, мг/дм³ Найдено C_Pt, мг/дм³ n ε, % 0,005 0,004±0,l5 5 20,5 0,010 0,0l3±0,002 5 23,9

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке. Способ определения платины в руде методом хронопотенциометрии заключается в том, что платину (IV) переводят в раствор и проводят хронопотенциометрическое определение. При этом согласно изобретению платину (IV) переводят в растворе в фосфатный комплекс и проводят определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе, при контролируемом потенциале минус 0,3 B и с регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М H₃PO₄, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение позволило существенно улучшить метрологические характеристики анализа платины (IV); повысить чувствительность определения до 0,0005 мг/дм³. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ определения платины в руде методом хронопотенциометрии, заключающийся в том, что платину (IV) переводят в раствор и проводят хронопотенциометрическое определение, отличающийся тем, что переводят в растворе в фосфатный комплекс и проводят определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе, при контролируемом потенциале минус 0,3 B и с регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М H₃PO₄, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.