Состав халькогенидной стеклянной мембраны электрода для определения ионов кадмия Советский патент 1992 года по МПК G01N27/333 

. Изобретение относится к физико-химическим методам анализа, в частности к устройствам для определения активности ионов кадмия в жидких средах, и найдет применение в различных промышленных производствах, где требуется контррл1 ре- гулирование концентрации ионов кадмия в растворе: при получении соединений кед- мия, в гальваническом производстве, при анализе промышленных сточных вод и т.д.

Самыми распространенными мембранами кадмийселективных электродов являются кристаллические мембраны на основе смеси сульфидов кадмия и серебра;

Основным недостатком мембран этого типа я впяетгся недостаточная протяженность рабочей области рН в кислых средах и невысокая селективность в присутствии большинства возможных мешающих ионов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является мембрана халькогенидного стеклянного электрода для определения ионов кадмия состава, мас.%,;

иодида кадмия 5-20, сульфид серебра 32- 63, сульфид мышьяка остальное.

Недостатком этого электрода является невысокая селективность атфисутствии мешающих ионов, что ограничивает возмбж- ности его применения в лабораторной и промышленной практике.

Цель изобретения - увеличение селективности мембран.

Поставленная цель достигается тем, что в составе халькогенидной стеклянной мемг браны электрода для определения ионов кадмия, содержащем иодид кадмия, сульфид серебра и стеклообразователь, согласно изобретению в Качестве стеклообразователя используется сульфид германия состава GeSx. где х 1,2-2, при следующем соотношении компонентов, мас.%

LT

С

г

8

О1

Иодид кадмия Сульфид серебра Сульфид германия

5-40 ЗОг-58 34-45

Сульфид .германия в качестве компонента мембраны электрода для определения ионов кадмий использован впервые. Оптимальным соотношением германия и серы в составе GeSx является х 1,5 как с точки зрения стеклообразования, так и для электродных свойств.

Соотношение компонентов обладает существенными отличиями,1 так как если взять составы халькогениднЬй стеклянной мембраны электрода для ,определения ионов кадмия, содержащие более 40 мэс.% иодида кадмия, то электродыс мембранами этих составов обладают неустойчивыми электродными характеристиками. Стекла, содержащие более 45 мас.% сульфида германия, а также стекла, содержащие менее 30 мас.% сульфида серебра, характеризуются низкой электропроводностью, невысокой механической прочностью и химической устойчивостью. Стеклокристаллы, содержащие более 58 мас.% сульфида серебра, обладают низкой химической устойчивостью и механической прочностью. Стекла, содержащие менее 5 мас.% иодида кадмия, про- являют нестабильные электродные характеристики. Применение этих материалов в качестве мембран кадмийселективных электродов, не представляется возможным.

Увеличение селективности предлагав- мых мембран достигается за счет использования нового стеклообразователя - сульфида германия, способствующего образованию более жесткой и химически устой- чивой стеклообразной матрицы. Специфическое взаимодействие иодида кадмия с сульфидами серебра и германия в пределах предлагаемых соотношений компонентов обеспечивает повышение химической устойчивости халькогенидных стеклянных мембран, что обуславливает значительное улучшение селективности в присутствии мешающих ионов.

Приме pjl. Для получения 2 г стекла состава 5Cdl252Ag2S40GeSi,5 берут 0,202 г иодида кадмия, 1,039 г сульфида серебра, 0,759 г сульфида германия и помещают в кварцевую ампулу. Ампулу откачивают до остаточного давления воздуха 10е-2 и проводят синтез при 1000 К в течение 8ч. Охлаждение осуществляют посредством закалки расплава со средней скоростью 100 К/с..

П рj/i м е р 2. Стекло состава Cdl230Ag S36GeSi.5 синтезируют, как описано в примере 1, но для получения 2 г стекла берут 0,707 г иодида кадмия, 0,590 г сульфида серебра, 0,703 г сульфида германия.

Пример 3. Стекло состава 32CdlaAg2S34GeSi.2 синтезируют, как описано в примере 1, но для получения 2 г стекла берут 0,687 г иодида кадмия, 0,640 г сульфида серебра, 0,683 г сульфида германия.

П р и м е р 4, Стекло состава 15Cdl242Ag2S43GeS2 синтезируют/как описано в примере 1, но для получения 2 г стекла берут 0,540 г иодида кадмия, 0.671 г сульфида серебра, 0,789 г сульфида германия.

П р и м ер 5 (оптимальный состав). Стекло состава 10Cdl250Ag2S40GeSi,5 синтезируют, как описано в примере 1, но для получения 2 т стекла берут 0,421 г иодида кадмия, 1,039 г сульфида серебра, 0,540 г сульфида германия.

Слитки разрезают на плоскопараллельные диски толщиной 1-5 мм. Полученные таким образом мембраны полируют до зер- кального блеска на пасте ГОИ и вклеивают эпоксидным компаундом в поливинилхло- ридный корпус электрода.

Для измерения электродных характеристик мембран применяют следующую электрохимическую ячейку:

Ag.AgCI I KCI I ШКЫОз ; исследуемый раствор I М I 10-2 АдМОз Ад, где М - мембрана из халькогенидного стекла.

Градуировочные растворы в концентрационной области 10 моль/л готовят из нитрата кадмия. Растворы с концентрацией 10 -10 моль/л готовят перед измерениями в тефлоновой измерительной ячейке добавлением к известному объему дистиллированной воды или индифферентного, электролита калибровочных количеств более концентрированных растворов нитрата кадмия. Для измерения коэффициентов селективности использован метод смешанных растворов, при котором концентрацию мешающего иона поддерживают постоянной, а концентрацию ионов кадмия изменяют от моль/л.

Коэффициенты,селективности халькогенидных стеклянных электродов в присутствии различных мешающих ионов, а также электродов на основе мышьяковых стекол, для определения ионов кадмия приведены в таблице. Из таблицы видно, что полученные электроды на основе стекол системы иодид кадмия - сульфид серебра - сульфид германия в 10-1000 раз превЬсходит известный состав по селективности в присутствии различных мешающих ионов, в том числе наиболее практически важных двухза- рядных катионов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Состав халькогенидной стеклянной мембраны электрода для определения

ионов кадмия, включающий иодид кадмия, сульфид серебра и стеклообразователь, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что,,с целью повышения селективности, в качестве стеклообра- зователя использован сульфид германия

х 1,2-2, при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Иодид кадмия5-40

Сульфид серебра30-58

Сульфид германияОстальное

Изобретение относится к области физико-химических методов анализа, в частно-, сти к устройствам для определения активности ионов кадмия в жидких средах. Целью изобретения является повышение селективности. С этой целью предложено использовать в качестве стеклообразовате- ля сульфид германия GeSx. гдех 1,2-2, при следующем соотношении мембранных компонентов, мае. %: иодид кадмия 5-40, сульфид серебра 30-58, сульфид германия остальное. 1 табл.