Способ микродиффузионного выделения фтора из водных растворов Советский патент 1988 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии фтора и может быть использовано для выделения фтора из природных вод, включая морскую воду и концентрированные рассолы, а т.ак- же пород и минералов и других фторсодержа1 щх объектов.

Целью изобретения является повьше ние степени выделения фтора из раст- воров, содержащих хлорид-ионы.

Пример 1, Для вьщеления фтора из природных вод пробы воды с содержанием фтора - 1 мг/л концентрируют упариванием, 3-10 мл исследуе- мой воды помещают в пластмассовую чашку Петри диаметром 10 см. К иссле дуемоь у об7зекту прибавляют 1-2 капли {.. -динитрофенола и нейтрализуют- раствором соляной кислоты ( 1: 1) до исчезновения жзлтой окраски, К нейтрализованному раствору прибавляют насыщенный раствор MgClj в объеме,

И р и м е р 2. Для выделения фтора из горных пород и минералов навеску (20-300 мг) смешивают в платиновом тигле с 3,6 г смеси KNaCO + ZnO (З;) и сплавляют в муфельной печи при температуре )около 900°С в течение 30 мин. Плав выщелачивают 30 40 мл горячей во;,ф1 в стакане на 100 мл и 2-3 мин кипятят на электрической плитке. По ,цении раствор вместе с осдцком залившот в мерную колбу на 50 мл, доводят до метки водой, тщательно перемешивают и оста

срставляющем 50% от анализируемого объема насьщенный раствор диметилдихлор-25 пяют на сутки. Из верхней части отсиланЗ В 96%-ном этаноле в количест-стоявшегося раствора берут аликвоту

ра) на адк-56 м при Л 582 нм и 1 5 см,. Содержание фтора находят по калибровочному графику, построенному в диапазоне содержаний фтора от 5 до 50 мкг.

Полученные с применением микродиффузионного способа вьщеления результаты определения фтора в природных водах различной степени минерализации представлены в табл.К

И р и м е р 2. Для выделения фтора из горных пород и минералов навеску (20-300 мг) смешивают в платиновом тигле с 3,6 г смеси KNaCOj + ZnO (З;) и сплавляют в муфельной печи при температуре )около 900°С в течение 30 мин. Плав выщелачивают 30- 40 мл горячей во;,ф1 в стакане на 100 мл и 2-3 мин кипятят на электрической плитке. По ,цении раствор вместе с осдцком залившот в мерную колбу на 50 мл, доводят до метки водой, тщательно перемешивают и остав

Изобретение относится к области аналитической химий фтора. Цель - повышение степени выделения фтора из растворов, содержащих высокие кон- центрации хпорид-ионов. В качестве подкисляющего агента используют на- сьпценный раствор диметилдихлорсила- на в этиловом спирте. Осуществляют диффузию в присутствии насыщенного раствора хлорида магния. 7 табл.

ве, составляющем 10% от анализируемого объема, закрывают крышкой с пред-, варительно нанесенным слоем ед,р;ого натра (Ор1 мл 0,5 н.водно-спиртово- го раствор NaOH. помещают на внутреннюю поверхность крышки распределяют раствор в пределах пятна диаметром около 4 см и высушивают на бане при ЗО-бО С), перемешивают жидкость

вращательным движением и помещают на водяную баню при . Спустя 2 ч осторожно, не теряя капель конденсата, снимают крьш1ку, переворачивают ее внутренней поверхностью вверх и смывают несколько раз дистиллированной водой, перенося раствор в мерную колбу емкостью 30 мл. Объем раствора доводят до 35-40 Мл, добавляют 5 капель oi. -динитрофенола, раствор соляной К.ИСЛОТЫ (1:1) до исчезновения желтой окраски, а затем 10%-ный (по объему) раствор ам1-1иака до появления желтого окрашивания и 2 кагши избытка этого же раствора аммиака. Добавляют 5 мл стандартного раствора тория (30 мкг Th/мл фтора) против анализируемого раствора н, по соляной кислоте, и 1 мл 0||05%-ного раствора арсеназо-1. Объем доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора холостого опыта (содержащего все реагенты, кроме фтоо

5

0

5

0

5

не более 8 мл и помещают в пластмассовую чаяпсу Петри диаметром JO см. При взятии аликвоты менее 3 мл объем дополняют до 3 мл дистиллированной водой, К взя7 ой апиквоте добавляют 1-2 капли oi -динитрофенола и нейтрализуют по каплям раствором соляной кислоты (1:1) до обесцвечивания, К нейтрализованному раствору добавляют насыщенный раствор MgCl2 в количестве 50% от объема аликвоты и насыщенный раствор диметилдихлорсилана в 96%- ном этаноле в объеме 10% от объема аликвоты, накрьЕвают крышкой с нанесенным слоем NaOH, перемешивают и по- ме1чают на 2 ч на водяную баню при 60 С. Далее поступают согласно примеру 1,

Полученные результаты определения фтора в стандартных образцах горных пород и мономинеральной пробе апо- филлата с применением микродиффузионного способа вьщечения приведены в табл.2,,

Использование в качестве подкисляющего агента спиртового раствора ди- метилдисилоксана позволяет ограничиться небольшим объемом реактива, ; поскольку концентрещия активного начала (в данном случае продуктов ал- когализа силана) в нем выше, чем например, в хлорной кислоте, обработана

ной при -Нагревании диметилдихлор- силаном. Для полного выделения фтора достаточно добавления 4-10% реактива от объема исследуемой аликво- ты. Кислотность создается за счет гидролиза диметилдихпорсилана в водном растворе

Si(CH),Cl,j + 2H.jO (СНз).(ОН)г+ + 2НС1

Результаты определения рН в водных растворах, содержащих раствор диметилдихлорсилана в спирте, представлены в табл.3 (объем водной фазы 20 мл, объем спиртового раствора ДМДХС 2 мл).

Как видно из табл.3, концентрация водородных ионов зависит от концентрации хлорида, достигая: предельной величины ( 0,4 моль/л) в насьщен ном хлоридном растворе.

Зависимость степени диффузии фтора в ПРИС.УТСТВИ.И раствора ДМДХС в этаноле от концентрации хлорида натрия представлена в табл.4 (объем водной фазы 5 мл; объем спиртового раствора ДМДХС 0,5 HJIJ содержание фтора 30 мкг, температура , продолжительность термостатирования 30 мин).

Как видно из , при использовании спиртового раствора диметилди- g полный выход фтора из хлоридных растворов за 2 ч при объемах водной фазы, не превьш1ающих 15 мл. При этом полная реализация преимущества микродиффузионного выделения фтора с по40 мощью спиртового раствора диметилдихлорсилана достижима только при оптимальной концентрации хлорид-ионов. По данным табл.4, эта концентрация составляет около 110 г/л (180 г/л

45 NaCl). Создание такой концентрации хлорид-ионов в пробе с неизвестным содержанием хлорида с помощью насыщенного раствора NaCl связано с большим увеличением объема исследуемого

5Q.раствора, поскольку концентрация хлорид-ионов в названном растворе не превьшает 190 г/л. Для поддержания концентрации хлорид ионов в анализируемых пробах с неизвестным содерgg жанием солей на оптимальном уровне более целесообразно использовать на- сьщенный при комнатной температуре раствор MgCL,, содержатпий около 450 г MgCli/л (340 г С1/л). Добавление нахлорсилана скорость диффузии фтора значительно возрастает с увеличением концентрации хлорида, достигая максимальной величины при концентрации хлорида нагрия 180 г/л и остава- ясь постоянной при Дальнейшем увеличении концентрации хлорида.

В табл.5 приведены результаты исследования зависимости степени диффузии фтора от объема спиртового раствора диметилдихлорсилана (объем фтор- содержащего раствора 5 мл, содержание фтора 30 мкг, температура 60°С, продолжительность термостатирования 90 мин).

Как в идно из , увеличение содержания реагента свыше 20% от объема исследуемого раствора йри- водит к снижению степени диффузии фтора, связанному с возрастанием концентрации соляной кислоты в водной фазе и ее диффузией в щелочную фазу, сопровождающейся лодкислением последней. В присутствии хлорида

натрия этот эффект проявляется осо бенно резко, что объясняется большей степенью гидролиза диметилхлор- силана в хлоридном растворе. Как при отсутствии хлорида натрия, так и в его присутствии оптимальным является объем реагента, составляющий 4-20% от объема фторсодержащего раст- вора.

В табл.6 приведены результаты исследования кинетики микродиффузионного выделения фтора в присутствии спиртового раствора диметилдихлор- силана в зависимости от объема исследуемого раствора ч содержания хлорида натрия (объем насыщенного раствора ДЬЩХС в этаноле 10% от объема водной фазы, содержание фтора 30 мкг, температура термостатирования 60 С). Кинетические данные подтверждают, вывод об ускорении процесса диффузии фтора в присутствии больших количеств хлорид-ионов. При объеме исследуемого раствора 5 мл в присутствии хлорида натрия ( мг/мл) практически полное выделение фтора происходит в течение 1 ч, в то время как в отсутствие хлоридных солей тот же эффект достигается за период, превышающий 2 ч. При увеличении объема водной фазы скорость диффузии фтора заметно снижается, оставаясь достаточной ля того, чтобы получить практически

сыщенного раствора этой соли к пробе с неизвестным содержанием хлорида в объеме, составляющем 50% от объема пробы, обеспечивает минимальную концентрацию хлорида в анализируемом объеме около 113 г/л. Увеличение концентрации хлорида за счет содержания зшоридных солей в исследуемой пробе не снижает скорость диффузии фтора,

Результаты исследования кинети- :ки выделения фтора из дистиллирован- ;ной воды представлены в табл.7 (объем насыщенного раствора ДМДХС в этаноле составляет 10% от объема исследуемого раствора, объем насыщенного раствора MgCl 50% от объема исследуемого раствора, содержание фтора - 30 мкг; температура термо- статирования 60 C)s

Возможность с помощью предложен- ного способа выделять микроколичества фтора из растворов, содержащих

Водопроводная вода (20-кратное упаривах-ше}

Водопр оводная вода (20-кратное упаривание)ч- 00 мкг F/л Морская вода г.Сочи (4-крат- кое упаривание)

3а вычетом добавки фтора сделанной перед выпариванием. Без добавки М§С1г.

хлорид в неограниченно широком диапазоне концентраций, делает его более универсальным для аналитического применения.

Формула изобретения

Способ микродиффузионного выделен

НИН фтора из водных растворов, вклю- чакщий введение в раствор подкисляющего агента, нагревание раствора при постоянной температуре и контактирование образукшщхся при этом фторсо- держащих паров с щелочью, отличающийся тем, что, с целью повьшении степени выделения фтора из растворов, содержащих хпорид-ионь:j

в качестве подкисляющего ..агет а используют насьщег-шый раствор диме- тилдихлорсилана в этиловом спирте и выделение ведут в присутствии насыщенного раствора хлорида маг.ния.

Таблица

0,П9 0,003

0,116 0,005 0,590 0,028

ТаблицаЗ

При добавлении раствора диметилди- хпорсилана выпадает осадок NaCl.

Т аблица4

Степень диффузии фтора в щелочную фаэу,%

2

40

44

48

53

55

Таблица2

П1эодолжение табл.4

180

240

30 300

67 67 70

35

При добавлении ДВДХС выпадает осадок NaCl.

ТаблицаЗ

Объем насыщенногораствора 0 ДВДХС в этаноле,

МП

Степень диффузии фтора в щелочную фазу, 7

КонцентрацияNaCl 180 г/л

Без дот. бавления NaCl

45

50

55

IA4827A

10 Таблицаб