Способ определения концентрации воды в растворах окислов азота Советский патент 1985 года по МПК G01N27/26 

f,B 1500

то то то

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДЫ В РАСТВОРАХ ОКИСЛОВ АЗОТА, заключающийся в измерении потенциала электрода в анализируемой жидкости и определении по его величине концентрации воды, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа путем обеспечения возможности определения содержания воды в хлористом нитрозиле, перед измерением потенциала индикаторный электрод активируют путем катодной поляризации, причем в качестве материала индикатор- ного электрода используют никель или хромоникелевые сплавы.

1 2 3 СНгО;/, (раг.Г

Изобретение относится к аналитическому контролю содержания воДы в агрессивных сжиженных газах и может найти применение в химической промышленности в производствах, связанных с переработкой агрессивных смесей, 5 в частности при получении калиевой селитры прямым синтезом из азотной кислоты и хлористого калия.

Известен способ измерения содержания влаги в окислах азота по Ю величине диэлектрической проницаемости (ДП), основанный.на малом значении ДП .окислов азота (2,356 при ) и значительном изменении ДП с добавками воды. Для каждой кон- 15 кретно обводненной системы используют эмпирическую зависимость ДП как функцию концентрации воды. Таким методом измеряют влажность четырехокиси азота l .20

Однако для измерения влажности хлористого нитрозила (NOC1) этот метод неприменим, так как величина диэлектрической проницаемости хлористого нитрозила значительна и до- 25 бавка воды мало изменяет ее. Кроме того/ анализ смесей, содержащих NOC1, связан со значительной коррозией применяемых электродов. Десятикратное измерение диэлектрической проницаемости в этих смесях приводит к полному выходу из строя применяемых приборов.

Электрические способы измерения влажности газов основаны на определении количества электричества,рас- 35 ходуейого на электролиз воды, поглощенной тонкой пленкой сорбента (, КОН, и др.) из определеннох о количества газа 2J .

Недостатком кулонометрических 40 методов является взаимодействие ок- . сида фосфора с влажным хлористым нитрозилом с образованием коплексного соединения, при электролизе которого величина тока значительно 45 превышает величину тока, фиксируемую при электролизе поступившего с NOC1 количества воды. Поэтому такими методами невозможно получить информацию о количестве влаги, gg содержащейся в NOC1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения концентрации воды в растворах окислов азота,зак- -с лючающийся в измерении потенциала электрода в ангшизируемой жидкости и определении по его величине концентрации воды з . Способ основан на определении окислительно-врсстановительного потенциала, измеря- О емого на платине относительно иодидного электрода сравнения. Измерения возможны только в присутствии, крепкой азотной кислоты. По полученным значениям окислительно-восстаиови- 65

тельного потенциала и содержанию . NjO (определяемой одним из известных способов), пользуясь таблицей, находят содержание воды в анализируемом растворе.

Однако этим методом- невозможно анализировать растворы хлористого нитролиза (вещество, образующееся при смешении азотной и соляной кислот, так называемая царская водка, и основной агрессивный компонент в процессе получения калиевой селитры методом прямого синтеза) , содержащие воду, по следующим причинам. В азотной кислоте и N,0 окислительно-восстановительный потенциал легко устанавливается на инертных металлах (платина,золото). В обводненном хлористом нитрозиле окислительно-восстановительный потенциал на платиновом электроде не устанавливается. Это подтверждается полученныгли авторс1ми данными по стойкости Pi: в NOC1 + 0,1% HgO она растворяется со скоростью 2,2 а в NOC1 + 3% - 72 . Следовательно, измерить окислительновосстановит льный потенциал на. платине в раст ворах хлористого нитрозила с родрй невозможно. Иодидный полуэлемент, используемый при анализе системы HNO.J + N HgO, непригоден для применения в обводненных растворах хлористого нитрозила, так как измеренный относительно указанного электрода сравнения потенциал непостоянен во врет мени, плохо воспроизводится. Кроме того, полуэлемент необходимо периодически проверять по эталонному раствору, потенциал которого известен (раствор хранят в запаянных ампулах, что также неудобно при промытленном применении).

Цель изобретения - расширение области применения способа путем обеспечения возможност-и определения содержания воды в хлористом нитрозиле

Поставленная цель достигаетсятем что при определении концентрации водя в растворах окислов азота,заключающемся в измерении потенциала электрода в анализируемой жидкости и определении по его величине концентрации воды, передизмерение потенциала индикаторный электрод активируют путем катодной поляризации, причем в качестве материала индикаторного электрода используют никель или хромоникелевые сплавы.

Предлагаемый способ предполагает определение- содержания воды в хлористом нитрозиле и окислах азота путем измерения потенциала коррозии индикаторного электрода, в качестве . которого используют никель или его сплавы с хромом, например,хН7Й1: или

ХН65МВ. Причем, индикаторный электро предварительно активируют катодным током при плотности тока 1mA/см в течение 2-3 мин.

Экспериментальноустановлен факт изменения коррозионной стойкости некоторых металлов и сплавов в зависимости от содержания воды в хлористом нитрозиле. Коррозионную стойкость индикаторного электрода в NOCi можно оценить по величине его потенциала коррозии в анализируемой среде, измеренного относительно хлорсеребряннохю электрода, сравнения. Определение можно проводить в интервале температур 10 - 20°С, катодную поляризацию при помощи потенциостата, который используют и для измерения потенциала коррозии индикаторного электрода. Содержание воды в анализируемых жидкостях находят по величине потенциала коррозии, используя предварительно построенный ксшибровочный график.

На фиг.1 и 2 приведены градуировочные графики для примеров 1 и 2.

Пример -1. В термостатируемую стеклянную ячейку объемом 40 мл вводят 30 мл безводного раствора HNO)- NjO (стандартный раствор) , погружают индикаторный электрод из сплава ХН78Т (,8 см2 ) и хлорсеребряный электрод сравнения. При помощи потенциостата П-5827М индикаторный электрод активируют в течечение 2-3 мин катодным током величиной 2,8 . Затем с помощью этого же потенциостата П-5827М фиксируют потенциал коррозии индикаторного электрода. Далее с точностью до 0,0002 г дозируют 0,7-3,75 мас.%. бидистилированной воды и фиксируют изменение величины потенциала кор-. розии индикаторного электрода. По полученным значениям потенциала коррозии индикаторного электрода из сплава ХН78Т строят градуировочный график (фиг.1, кривая 2). Для определения содержания воды в растворе HNO - выполняют указанные операции и по величине потенциала коррозии находят значение концентрации воды по калибровочному графику.

Пример 2. В-термостатируемую стеклянную ячейку объемом 40 мл вводят 25 мл безводного хлористого нитрозила (стандартный раствор),погружают индикаторный электрод из сплава ХН78Т или никеля и хлорсеребряный электрод сравнения. При. помощи потенциостата П-5827М в течение 2-3 мин активируют индикаторный

электрод катодным током плотностью 1т А/см. Затем с помощью этого же потенциостата П-5827М фиксируют потенциал коррозии индикаторного электрода. Далее с точностью до 0,0002 г дозируют 0,1-3 мас.% бидистилированной воды и фиксируют изменение величины потенциала коррозии индикаторного электрода. По полученным значениям потенциала коррозии индикаторного электрода из сплава ХН65МВ, ХН78Т или никеля строят градуировочные графики (фиг.2 кривые 2,3 и 4 соответственно).

По предлагаемому способу один из

индикаторных электродов изготовлен из того же материала (ХН78Т), что и колонны и конденсатор, а другой (ХН65МВ) - из материала сборников, насосов, ловушки опытно-промышленной установки, предназначенной для получения калиевой селитры прямым синтезом. По изменению потенциала коррозии индикаторного электрода при увеличении влажности ЮС1

можно судить о коррозионном состоянии самого оборудования (колонна, сборник, насосы и коммуникации). При концентрации влаги в NOC1 равной 3 мас.% скорость коррозии сплава ХН78Т составляет 2,5 мм/год,

т.е. в течение 3 лет указанное оборудование полностью может выйти из строя. Кроме -того, в прямом методе получения калиевой селитры для уменьшения агрессивности среды предусмотрена осушка реакционных газов жидкими окислс1ми азота в специальной тарельчатой колонне. Имея непрерывную информацию о коррозионном состоянии оборудования,можно

управлять процессом осушки газов, регулируя степень Орошения колонны

жидкими -окислами азота таким образом, чтобы потенциал коррозии принимал допустимые значения.

45

Своевременно прове ценный анализ хлористого нитрозила позволит увеличить срок эксплуатации оборудования, управлять стадией получения

калиевой селитры прямым методом и в результате получить дополнительное количество ценного минерального удобрения. Способ определения концеитграции влаги в жидких окислаис и хлорокислых азота по потенциалу коррозии индикаторного электрода можно автоматизировать, осуществляя запись измерения потенциала во времени, например, при помощи самопис -