Внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов хлора Советский патент 1986 года по МПК G01N27/28 

Изобретение относится к химическим соединениям, конкретно к внутренним растворам электродов сравнения, которые могут быть использовайы в редоксометрических приборах для определения концентрации остаточного активного хлора методом иодометрии на водопроводньсх станциях, в плавательных бассейнах, очистных сооружениях и т„д„

Известен внутренний раствор, используемый для заполнения натрийселективных электродов типа ЭСЛ-51-04, содержащий 0,1 г-экв/л водного раствора хлористого натрия и служащий дпя внутреннего заполнения электродов сравнения при определении концентрации остаточного активного хлорао

Однако при таком составе внутреннего раствора электрода сравнения ЭДС измерительной электродной системы является слишком высокой (« 300MB), а температурный коэффициент составляет 0,6 МВ/град. Это не позволяет с необходимой точностью скомпенсировать ЭДС для получения объективных и надежных данных о концентрации остаточного активного хлора в воде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов Ct, состоящий из натрия хлористого, натрия йодистого и иода соответственно, гУл: 11,7, 1,87, 0,34.

Однако этот состав, обладая необходимой стабильностью во времени, не.обеспечивает устойчивость внутреннего раствора к изменению температуры, что обуславливает значительньй разброс электродных потенциалов, так как в процессе изготовления электродов внутренний раствор подвергается неоднократному нагреванию и охлажде, шло. При этом наблюдается значительный разброс величин начальной ЭДС . измерительной электродной системы, снижается точность измерения, затрудняется эксплуатация электродов и приборов, в которых они используются

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения устойчивости внутреннего раствора.

Цель достигается,тем, что в известном составе внутреннего раствора

электрода уравнения дпя иоДометричес кого определения активности ионов Cf на основе натрия хлористого, натрия йодистого и йода, ингредиенты взяты в следующих количествах, г/л: Натрий

хлористый 11,23-12,17 Натрий

йодистый 3,45-3,51 Иод0,35-2,14

ВодаОстальное

Концентрация иода и иодида во внутреннем растворе выбрана на основании экспериментапьных исследований зависимости рабочих характеристик

электродов сравнения от состава внутреннего раствора с учетом того, что соотношение иода и иодида во внутреннем растворе может изменяться в пределах, обуславливающих концентрацию по активному хлору 0,1-6 мг/л (в пересчете на величину ЭДС измерительной системы 0-50 МБ) ,

При введении иода и иодида во внутренний раствор на платиновом элементе возникает окислительно-восстановительный потенциал, величина которого определяется уравнением:

2,3 RT у Ij

IJ Е Е + Уё ,

где Ер - стандартный электродный потенциал J

R - универсальная газовая постоянная J Т - абсолютная температура по

шкале КельвинаJ F - число Фарадея; ij - концентрация иоДа,

f-T-l

LIJ- концентрация иодид-ионов

Если изменять концентрацию иода и иодида при постоянстве соотношения l-j / I , то электродный потенциал остается неизменным, а следовательно, будет соблюдаться условие обеспечения интервала концентраций по хлору 0,1-6 мг/л.

Изменение концентрации иода и иодида во внутреннем растворе при постоянстве соотношения / и экспериментальная оценка рабочих характеристик электродов, изготовленных на базе этого раствора, в зависимости от его количественного 5 состава позволили выбрать оптимальное содержание составляющих компонентов, обеспечивающее повышение устойчивости внутреннего размера. Дальнейшее увеличение концентрации иода и иодида является нецелесообразным, поскольку не приводит к по вьшению стабильности раствора и не улучшает работу изготовленных на его базе электродов. А уменьшение их концентрации снижает устойчивос внутреннего раствора и ухудшает электродные характеристики. Предложенный количественный сос ,тав внутреннего раствора обеспечивает необходимую устойчивость этог раствора при его хранении и к изме нению температуры (при изготовлении электроды подвергаются воздействию высоких температур). Это обуславливает стабильность электродного потенциала в течение длительного времени, дает возможность изготовить электроды с заданной величиной потенциала, обеспечивая незначительный разброс величин потенциалов электродов с одним внутренним запол нением, вследствие чего повьш1ается точность измерения остаточного акти ного хлора. Для оценки свойств внутреннего раствора предлагаемого состава в сравнении с известным были приготов лены растворы, содержащие, г/л: Растворы готовились путем последовательного растворения в дистилли рованной воде указанных количеств составляющих компонентов. Полученны ми растворами заполнялись стеклянны электроды, где в качестве активной поверхности использовалось стекло с натриевой функцией, а внутренним элементом являлась платина. После этого электроды герметично запаивались. Для испытаний изготовлялись несколько партий электродов по 10 штук в каждой партии, заполненных внутренним раствором различного количественного состава. Электроды одной партии заполнялись одним и тем же внутренним раствором. Оценка характеристик изготовленных электродов (стабильность, воспроизводимость электродного потенциала, точность измерения хлора) производилась на основании измерения ЭДС электродной системы: индикаторный платиновый электрод - стеклянный электрод сравнения, заполненный испытуемым раствором: внутренний измеряемый раствор раствор Измеряемый раствор содержал фоновый электролит, включающий натрий хлористый 11,7 г/л, калий йодистый 0,83 г/л, калий фталевокислый кислый 1,02 г/л, а также иод - 1 мг/л в пересчете на активный хлор. Измерение осуществлялось с помощью |Высокоомного преобразователя П201. Для оценки стабильности электродного потенциала проводилось наблкщение за изменением во времени ЭДС измерительной системы при различном количественном составе внутреннего раствора электрода сравнения. Из каждой партии проверялось 4 электрода. Полученные данные приведены в табл. 1. Измерение во времени ЭДС электродной системы при различном количественном составе внутреннего раствора. Из таблицы видно, что составы 2, 3, 4 обеспечивают стабильность электродного потенциала, его изменение за 60 сут для всех испытуемых электродов не превышает 2 мв. При заполнении электродов составом 1 для электродов 1, 2, 3 электродный потен циаа стабилен во времени: изменение за 60 сут - не более 3 tB. Однако ; потенциал электрода 4 значительно изменился во времени: за 60 сут - до 57 MB.

fi табл. 2 приведены результаты изменения ЭДС электродной системы при заполнении электрода сравнения испытуемым раствором состава 1, 2, 3, А. Из каждой партии с одинаковым внутренним заполнением проверялось по 10 электродов. Дпя оценки разброса величин злектродных потенциалов для каждой партии- электродов рассчитывалось среднеквадратичное отклонение S

If (i -2)

1| п - 1

Величины ЭДС измерительной электродной системы и значения среднеквадратичного отклонения S внутри каждой партии электродов сравнения при различном количественном составе внутреннего раствора нескольких партий.

Из табл. 2 видно, что составы 2-4 обесйечивают значительно меньший разброс величин электродных потенциалов по сравнению с составом 1. Дпя составов 2-4 величина среднеквадратичного отклонения составляет 1 MB, тогда как для состава 1 она равна 11 МБ.

Определение остаточного хлора проводилось методом иодометрии, в основе которого лежит реакция взаимодействия иодида с остаточным активным хлором, проходящим при избытке иодида со 100% выходом иода

2Г + C2, + 2С1,

Ирдйд вводится в анализируемую пробу в составе фонового электролита. Количество выделивше.гося в реакции иода эквивалентно количеству активного хлора, поэтому по измерению концентрации иода можно определить концентрацию остаточного активного хлора в анализируемой пробе. Концентрацию иода определяют по измерению ЭДС вьшеописанной электродной системы, величина которой находится в логарифмической зависимости от концентрации выделившегося иода, а следовательно, и активного хлора. 5 Результаты измерения хлора сравнивались с данными стандартного метода, проводимого согласно ГОСТ 18190-72, Рассчитывалось относительное расхождение между двумя методами.

0 Из каждой партии испытывалось по 5 электродов и определялось среднее расхождение для каждой партии электродов .

Количество хлора в анализируемой

5 воде варьировалось, хлорирование воды осуществлялось с помощью гипохло- рита натрия.

Полученные данные приведены в табл. 3... . :

0 Из табл. 3 следует, что точность определения остаточного хлора при заполнении электродов сравнения составами 2-4 примерно в 3 раза выше, чем при использовании состава 1.

5 Среднее относительное расхождение для партии из 5 электродов составляет для составов 2, 3, 4: 3,0; 2,9; 2,7% соответственно, в то время как для состава 1 оно равно 8,3% , Причем

0 точность измерения для отдельньк электродов партии при использовании составов .,3,4 в основном одинакова. При использовании состава 1 дпя электродов 1, 2, 3 (т. общего количества электродов в партии) точность измерения не хуже, чем при заполнении электродов составили 2, 3, 4 в то же время для электродов № 4, 5 ( 40% общего количества

д электродов в партии) точность измерения значительно ниже.

Таким образом, предлагаемый состав обеспечивает более высокую точность 5 измерения по сравнению с противопоставляемым материалом, упрощает эксплуатацию электродов сравнения и прибора в целом за счет увеличения устойчивости внутреннего раствора.

Таблица 1

Внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов хлора на основе натрия хлористого, натрия йодистого и йода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет . увеличения устойчивости внутреннего раствора, ингредиенты взяты щ следующих количествах, г/л: Натрий хлористый 11,23-12,17 Иод0,85-2,14 Натрий йодистый3,45-3,51 ВодаОстальное

12 710 -19-1-2-4-3

11 69-20-1-3-5-3

1159 -28-2-3-6-4

10 68 -39-1-4-6-4

1158-50-2-3-5-5

10 47 -76-3-4-6-6

1

12 7

2 3 4 5 6 7 8 9 10

10

-19

-2

16

5

-11

2

8

3

реднее S

11

19 18 18 18 18 17

181919

131214

171817

121214

181717

121213 181817

121313 171716

111113 171817 111113

Т а б л и ц а 2

14 13 12 14 13 12 11 12

18 19 18 19 17 18 18 19 17 18 18 1

14

14

13

1