Способ амальгамирования металлов Советский патент 1991 года по МПК C25D3/54 

Изобретение относится к амальгамированию металлов и может быть использовано, в частности, при изготовлении ртутных полярографических электродов.

Цель изобретения - сокращение времени процесса.

Предлагаемый способ иллюстрируется примерами, представленными в табл.1.

Как видно из данных табл.1, предлагаемый способ позволяет сократить время проведения процесса в 12 раз.

Согласно способу процесс амальгамирования осуществляют следующим образом.

Электролизер заполняют раствором кислоты, содержащим катионы щелочного или щелочноземельного металл а и ртути. Образец погружают в раствор и используют в качестве катода, анод выполняют из платины. Раствор перемешивают, и электролизер подключают к источнику электрического питания. Электролиз ведут при периодически изменяющемся потенциале: сначала устанавливают потенциал катода от -3 до -6 В для восстановления на нем катионов ртути и катионов щелочного и щелочноземельного металлов, после чего потенциал катода повышают до значения от -0,1 до -0,3 В, при котором восстанавливаются только ионы

О 00

ел

ртути. Практически это достигается тем, ч го выходное напряжение источника питание состоит из постоянной и импульсной составляющих. Предусматривается, что в паузе между импульсами постоянная составлящая вызывает восстановление на катоде только катионов ртути, а воздействие импульса вызывает также восстановление катионов щелочного или щелочноземельного металла. Длительность операции осаждения амальгамы щелочного УШИ щелочноземельного металла (длительность катодных импульсов) выбирают в диапазоне с, з отношение длительностей операции окисления амальга-

мы и осаждение амальгамы - в интервале 2-1000, что обеспечивает быстрое и качественное амальгамирование образца.

В предлагаемом способе используют два режима электролиза. Первый режим предназначен для получения амальгамы щелочного (щелочноземельного) металла на амальгамируемой поверхности. Следовательно, в этом случае электрические параметрырежимаобеспечиваютодновременное восстановление на катоде ионов ртути и щелочного (щелочноземельного) металла. Значение напряжения, при котором восстанавливаются названные ионы, зависит не только от качественного, но и количественного состава электролита. Поэтому в каждом случае для выбора конкретного значения напряжения следует пользоваться табличными данными, например значениями потенциала полярографи- ческой полуволны.

Второй режим электролиза используют одновременно для окисления амальгамы щелочного металла и восстановления катионов ртути, Так как потенциал окисления амальгамы щелочного металла и потенциал восстановления катионов ртуги также зависят от качественного и количественного состава электролита, го значение параметра этого режима необходимо определять так- же по табличным данным, например по значениям потенциала полярографической полуволны.

Длительность операции нанесения амальгамы выбирают такой, чтобы на амальгамируемой поверхности образовалась жидкая амальгама щелочною (щелочноземельного) металла. Длительность операции окисления выбирают достаточной для раз- ложения амальгамы, чтобы исключить систематическое повышение концентрации амальгамы в ходе амальгамирования, так АЗ последнее приводить к образояа ьию насыщенной (твердом) амалы-чмы

Перемешивание раствора способствует более быстрому удалению пузырьков газа с амальгамируемой поверхности на обеих стадиях процесса и устраняет изменения рН раствора вблизи амальгамируемой поверхности в ходе амальгамирования.

Указанный в табл.1 диапазон концентрации ионов ртути 10 моль/дм3, а ионов щелочного (щелочноземельного) металла моль/дм3 позволяет наносить на амальгамируемую поверхность тонкий (толщиной порядка 10 мм) слой ртути, что важно при изготовлении ртутных пленочных электродов.

Для осуществления способа можно использовать обычные полярографические приборы, так как подавляющее большинство их имеет потенциометрический режим включения электрохимической ячейки, В представленных примерах амальгамирования осуществляют непосредственно в электрохимической ячейке полярографического прибора (хроиопотенциометра), для чего подложку измерительного полярографического электрода, представляющую собой торец впаянной в стеклянный капилляр платиновой проволоки диаметром 0,1 мм, обезжиривают (например, ацетоном), промывают концентрированной азотной кислотой, споласкивают дистиллятором и закрепляют в патроне мешалки трехэлект- родной электрохимической ячейки. Последнюю заполняют подкисленными соляной или азотной кислотой до рН 1-2 раствором, содержащим 2 М Нд(МОз)2 и М NaCI. Включают мешалку электрохимической ячейки и термостатируют ее до 30°М. Анод (вспомогательный электрод электрохимической ячейки) изготовлен из платины и имеет площадь 1 см2; электрод сравнения - насыщенный хлорсеребряный; катодом включают подложку измерительного полярографического электрода, Электрохимиче- скую ячейку подключают к хронопотенциометру и осуществляют электролиз в течение 4 мин по предлагаемому способу,

Ртутный пленочный измерительный электрод после промывки его дистиллятором готов доя выполнения полярографического анализа.

Исследование электрода микроскопом показали, что на подложке измерительного электрода имеется сплошная (без дефектов) пленка ртути.

Изготовленный ртутный измерительный полярографический электрод используют для инверсионно-хронопотенци- ометрического определения переходного времени (т.ц) свинца при его содержании в

5 16808056

растворе 0,1 мг/дм3 (измерения выполненыжиме существенно упростить его автоматис помощью хронопотенциометра).зацию.

Результаты 30 последовательных измерений значения 1и представлены в табл.2.Формула изобретения

По этим данным найдены среднее зна-5 1. Способ амальгамирования металлов,

чение т.и (141 мс) и относительное стандарт-включающий многократное циклическое

нов отклонение (1,8%). Полученноеэлектрохимическое осаждение амальгамы

значение относительного отклонениящелочного или щелочноземельного металла

(обычно в полярографии оно составляет ме-на катоде из раствора, содержащего соединее 3-5%) подтверждает возможность ис-10 нение ртути, ионы щелочного или щелочнопользования предлагаемого способаземельного металла, с последующим ее

амальгамирования металлов для изготовле-окислением, отличающийся тем, что,

ния ртутных полярографических электродовс целью сокращения времени процесса,

на металлических подложках.окисление амальгамы проводят на катоде

Предлагаемый способ для изготовления15 непосредстенно после амальгамирования в

полярографических электродов позволяеттом же растворе, причем обе операции осуBapbHpoeafb время электролиза, регулиро-ществляют в потенциометрическом режиме

вать в широких пределах толщину ртутногопри напряжении от-3 до -6 В для осаждения

покрытия и получать сплошную пленку рту-амальгамы и от -0,1 до -0,3 В для ее окислети толщиной порядка .20 ния при перемешивании раствора, в котоКроме того, данный способ позволяетрый дополнительно вводят минеральную

не только сократить затраты времени накислоту до рН 1-2.

процесс, но и за счет проведения амальга-2. Способ по п.1.отличающийся

мирования и окисления на катоде в одном итем, что в качестве минеральной кислоты

том же растворе в потенциостатическом ре-25 вводят соляную или азотную кислоту.

Таблица 1

Изобретение относится к амальгамированию металлов. Цель изобретения - сокращение времени процесса. Предлагаемый способ включает многократное циклическое электрохимическое осаждение амальгамы щелочного или щелочноземельного металла на катоде в перемешиваемом растворе, содержащем соединение ртути, ионы щелочного или щелочноземельного металла, минеральную кислоту (соляную или азотную), до рН 1-3 с последующим непосредственным окислением амальгамы на катоде в том же растворе при осуществлении обеих операций в потенциостатическом режиме при напряжении от -3 до -6 В для осаждения амальгамы и от -ОИ до -0,3 В для ее окисления. Проведение окисления амальгамы на катоде непосредственно после ее осаждения, ведение процесса в потенциостатическом режиме при перемешивании раствора и дополнительное введение в раствор минеральной кислоты до рН 1-2 позволяют наносить на амальгамируемые металлы сплошной слой ртути толщиной порядка мм. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. сл С

мА/см1- ззо

Потенциал охлажл -М1Ня

амальгамы, В-3,5-3-6-5-5-5-6-4

Потенциал окисления

амлльгамы, В-0,2 -0,2 -0,1 -0,2 -0,2 -0,2 -0,3 -0,1

рН раствора121,51I11,5210

Концентрация ионов

ртути (И), мочь/ли 2 102-10 32 10 J2 10 J2 10 л2-10 SI0310 0,16

Концентрация ионов

щелочного (щелочноземельного) металла, 10 v10 10 i10 J10 v10 Y10 0,7 моль/дм (натрий) (млгник) (raibiinft) натрий) натрнЯ) (натрий) (натрии) (натрий (натряЛ)

Температура раствора, С303030303030303030 Однократная длительность олерации осаждения амальгамы, с 2 10 2 Ш 5. 0 f 2 10 т 2-10 60

Однократная длительность операции окисления ртути, с8 108 10 9,9995 ,9 10 v 9 ,9-10 .10 л8 10 90 Число повторения операции нанесения

и окисления амаль-

ravu2,4 10 1,8 10 1,2-10 1,,4-10Г1,

Огисленне амальгамы проводят путем обработки ее волой после извлечения электроды из ваяпы.

23

24

75

26

27 28

29

30

21 22

142 138 147 138 144 136 142 144 140 145

Таблица 2

Продолжение табл. 2

24

75

26

27 28

29

30