Способ определения содержания кислорода в металлах Советский патент 1985 года по МПК G01N25/14 

о

09

О9 Изобретение относится к физикохимическим методам анализа веществ, в частности к анализу ртути на содержание кислорода термическим разложением кислородсодержащих соединений ртути в . Известен способ определения водорода вакуум-нагревом, заключающийся в том, что образец сбрасьгеают в графитовый тигель вакуумной печи, где при 1150-1200С происходит разложение всех водородсодержащих соединений металлов. Вьщелившийся при этом в газовую фазу водород поступает в анализатор, где измеряется его давление в известном объеме D 3. Недостатком данного способа применительно к определению кислорода в ртути является то, что экстракция; ведется в открытом тигле, и ртуть испаряется из горячей зоны раньше, чем успевает пройти процессвыделения кислорода. Наиболее близким к изобретению является способ определения содержания кислорода в металлах (индии, галлии), заключающийся в том, что в графитовый тигель вакуумной экстракционной- печи сбрасывают образец анализируемого металла, где при 11001200 С происходит востановление кислородсодержащих соединений металла углеродом тигля. Вьщелившаяся окись углерода определяется количественно Для экстракции кислорода при анализе данным способом используют графитовы тигель специальной конструкции, позволяющий значительно уменьшить скорость испарения анализируемого металла и его оксидов 2. Недостатками известного способа при определений кислорода в ртути нагревом в вакууме являются большая систематическая погрешность (60-70% вследствие неполноты экстракции кислорода, вызванной слишком высокой скоростью испарения ртути из зоны реакции, и относительно невысокая чувствительность определения (2-10 мае. % кислорода), вызванная невозможностью анализировать пробы массой более 5г. Целью изобретения является снижение погрешности и повышение чувствительности определения содержания кис лорода в ртути. Доставленная цель достигается тем что при способе определения содержания кислорода в металлах, включающем высокотемпературную экстракцию определяемого элемента в вакууме и последующее измерение количества вьщелившегося кислорода, экстракцию осуществляют путем многократного нагрева до 300ЗОО С и охлаждения до полного выделения содержащегося в пробе кислорода в газовую фазу. Сущность способа состоит в том, что ртуть после испарения проходит через зону с температурой 300-500 С, затем конденсируется в холодильнике и снова возвращается в зону нагрева, испаряется, проходит через зону с температурой 300-500°С и так далее, вплоть до тех пор, пока масс-спектрометр не зарегистрирует окончание процесса выделения кислорода. Данные условия выбраны на том основании, что давление кислорода над окисью ртути при ее диссоциации по реакции HgO Hg (г) + 1/2 Og, в присутствии жидкой ртути составляет ри t 300°С 1,510%орр, при t --500 торр. В интервале температур 300-500 0 в вакууме происходит практически полное разложение оксида ртути. Однако при 300°С ртуть в вакууме испаряется в течение нескольких секунд, и большад .часть содержащегося в ней кислорода не успевает выделиться в газовую фазу. Поэтому необходимо создать такие условия, при которых ртуть хотя бы в течение пребывала в зоне с температурой 300-500°G, а затем после конденсации в холодной зоне снова возвращалась в зону нагрева, причем эти циклы должны повторяться до тех пор, пока не произойдет полное вьщеление кислорода в газовую фазу. Этим условиям I более всего соответствует конструкция вакуумного диффузионного парортутного насоса. Устройство диффузионного насоса предусматривает циклическое возвращение рабочего тела (в данном случае ртути) в горячую зону (300-500 с). Следовательно, кислородсодержащие соединения, растворенные в ртути, возвращаются в реакционную зону вплоть до полного вьщеления из них кислорода.. . :. . Пример.Эксперимент проводят на масс-спектрометре MX-1302, соединенном с диффузионным насосом Н-50Р. В пробу ртути вводят кислород в форме оксида ртути HgO, затем ртуть в кварцевой емкости устанавливают, в загрузочное устройство экстракционной системы. Масс-спектрометр и диффузионный насос дегазирует в тече ние 3-4 ч,измеряют фон анализатора, проводят калибровку прибора и определяют поправку контрольного опыта .(п.к.о.) по кислороду за 3-5 мин. После стабилизации фона и п.. с помощью магнитного толкателя слирают пробу, ртути в нагретый диффузионный насос и наблюдают за процессом экстракции до полного выделения кислброда по изменению величины пика т/е 32. После выделения 95% введенного кислорода процесс считают законченным. Масса пробы ртути 136 г (10 см), количество введенного в виде HgO кис лорода или Со 7,.%. Время экстракции 3 мин. Эксперимент повторяют трижды. Получено среднее 7-10 мае. содержание кислорода С при относительном стандартном отклонении 5 0,1. Чувствительность определения возростает за счет увеличения массы рту ти и составляет IlO мас.%. П р и м е р 2. Масса пробы ртути 1150. г (95 см). Введено l-lO г-кис лорода, или Со 8,7--10 мас.%. Время экстракции 5 мин. Эксперимент проводят дважды. Получено среднее содержание кислорода С 8,1 .% при относительном стандартном отклонении Sj 0,15. Чувствительность определения в этом случае .%. Пример 3. Масса пробы ртути 1150 г (95 см). Введено 2. кислорода или GO 1,74-10 мас.%. Время экстракции 4 мин. Эксперимент повторяют дважды. Полученб среднее содержание кислорода Cft 1,.%.при относительном стандартном отклонении S 0,2. Чувствительность определения 1 -10 мае.0. При снижении температуры экстракция (менее ) за счет понижения мощности нагревателя диффузионного насоса время экстракции возрастает в 2-3 раза, а полнота вьщеления.уменьшается. При повьшении температуры (более ) получены заниженные результаты (вероятно, вследствие выноса части оксида ртути в холодную зону). Таким образом, при определении кислорода в ртути предложенным способом погрешность за счет неполноты. экстракции составляет не более 5 отн.%, что меньше по сравнению с известным способом в 10-15 раз. Чувствительность определения может быть улучшена в 20-200 раз за счет увеличения массы пробы ртути.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ. КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛАХ, включающий высокотемпературную экстракцию определяемого элемента в вакууме и последующее измерение количества вьщелившегося кислорода, о т л и чающийся тем, что, с целью снижения погрешности определения содержания кислорода в ртути и повышения чувствительности, экстракцию осуществляют путем многократного на- |грева до 300-500 С и охлаждения до . полного вьщеления содержащегося в пробе кислорода в газовую фазу. (Л с