Способ определения содержания ионов металла в ионите Советский патент 1992 года по МПК G01N31/00 

Изобретение относится к способам определения содержания ионов металла в ионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологических процессов переработки растворов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения содержания металла в ионите, включающий десорбцию металла раствором с получением концентрированного элюата, измерение концентрации металла в элюате и расчет содержания металла в процентах от массы ионита.

Недостатком способа является высокая продолжительность анализа (8-12 ч в зависимости от квалификации персонала).

Цель изобретения - повышение точности анализа и сокращение времени при определении сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа.

Поставленная цель достигается тем. что в способе, включающем измерение объема раствора и расчет содержания металла в ионите, дополнительно измеряют отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны и скорость фильтрации раствора, а содержание металла в ионите определяют по уравнению: E tDi-KiAi D2+K2(A2-F2)2 D3+ А

+ Ks foa-F3 Fir4r1, где Е - содержание сурьмы в ионите;

Ai - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны;

А2 - скорость фильтрации;

Аз - объем раствора;

Вз - эквивалент металла в сорбционном процессе;

Константы: DI - значения функции в критических точках;

,19; ,38; ,31;

KI - значения изменения функции Е при изменении факторов А на единицу, ,349; ,021; ,901; F - значения факторов в критических точках, ,557; ,572.

Доказательством существенности отличий является отсутствие сведений об использовании режимных параметров AI и Аа в совокупности с Ai для определения содержания металла в катионите. Точность определения повышается за счет исключения операции измерения концентрации металла в исходном и конечном растворах.

Необходимость исключения этой операции при сорбции сурьмы обусловлена тем, что степень извлечения сурьмы из циркулирующего в замкнутом технологическом (электрофинировочном) цикле раствора находится в пределах ошибки анализа. Содержание сурьмы в растворе изменяется в пределах 0,6-1,1 г/л (0,005-0,009 моль/л). Колебание концентрации в таком интервале с позицией эквивалентности обмена не влияют на динамику процесса, которая чувствительна лишь к концентрациям выше 0,1 моль/л. Оперативность определения повышается за счет исключения операции десорбции и аналитического измерения концентрации по прототипу.

Характер зависимости Е от AI противоположен общепринятому. Характер зависимости Е от Хз соответствует общепринятому представлению. Определенность в характере влияния А2 на Е в общепринятых положе- ниях отсутствует.

П р и м е р. В колонны емкостью 1 л различного диаметра загружают селективный к сурьме в растворах сложного состава ортодифенольный комплексообразующий ионит Л КС (аббревиатура пирокатехин и сурьма) стандартного зернения 0,4-0,8 мм в определенном количестве. Через слой ионита, промытого водой, фильтруют раствор с содержанием, г/л: сурьма 0,6-1,1; серная кислота 93,4-135,5; медь 44,8-52,9, никель 14,5-26,8. кальций 0,6-0,9; магний 0.5-41,3; железо 0,5-0,8, отбираемый из товарных серий электрофинированного производства и возвращаемый после сорбции в циркуляционные баки того же

производства. В процессе сорбции фиксируют предусмотренные известным и предлагаемым способом показатели: концентрации сурьмы в исходном и конечном растворах, объем раствора, отношение высоты слоя ионита в момент анализа (поскольку возможен унос ионита) к диаметру колонны, скорость фильтрации. По окончании процесса, определяемом произвольно

на любой стадии насыщения (с целью оценки интервалов применения способа), ионит промывают водой, десорбируют сурьму 6Н соляно-кислым раствором, промывают водой и используют в следующем цикле. В

элюате броматометрически определяют содержание сурьмы и с учетом объема элюата и массы ионита рассчитывают содержание сурьмы в ионите по известному способу (фактическое содержание по прототипу).

Продолжительность определения 8-12 ч. Точность определения после сопоставления с данными весового зализа и анализа получаемого сурьмяного концентрата принята в качестве эталонной.

В ряде опытов предприняты попытки

определения содержания металла в ионите по разнице концентраций сурьмы в исходном растворе и фильтрате. Установлено/что после выхода из слоя первых 100 уд. об.

фильтрата, исчезает дифференциация концентрации сурьмы в исходном и конечном растворах и в дальнейшем концентрация сурьмы в фильтрате, определяемая спект- рофотометрически (Перклен-Эльмер)

совпадает с концентрацией сурьмы в исходном растворе. Дополнительными опытами установлено, что степень извлечения сурьмы из 101-го и 201-го удельных объемов составляет 7-8%, а фактическое содержание сурьмы в ионите составляет 126,2 и 179,5 мг/г соответственно. Ошибка определения 42,2%, продолжительность анализа 1,25-1,5ч.

На основании аналитических измерений рассчитывают содержание сурьмы в ионите по предлагаемому способу по уравнению

E Di-Ki Ai D2+K2(A2-F2f Оз+ 1.4

+Кз А3-Рз Р1В-1С-1,

где Е - содержание сурьмы в ионите, мг/г;

Ai - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны;

А2 - скорость фильтрации раствора, уд.об./ч;

Аз - объем раствора, уд. об.;

,583 - эквивалент металла в сорбционном процессе.

Константы: С 85,572; Di - 66,19; Da 53,38; Оз-37,31; ,557; F3 20; ,349; .021; ,901.

Результаты представлены в таблице в сопоставлении с фактическим содержанием сурьмы в ионите, рассчитанном по прототипу (Ефакт).

Среднеквадратичная ошибка уравнения:

a VЈ(e -Ефакт /п V7,513:29 0,509 мг/г.

Продолжительность анализа 5-10 мин. Показатели точности определения по ГОСТу.15

S o/VrT 0,509: 9 0,0945,

где S - стандартное отклонение среднего

п - число определений;

,0945-2,04 0,193,

где А-доверительный интервал;

t - табличный коэффициент нормированных отклонений для доверительной вероятности 0,95 и ,

Точность определения при доверитель- ной вероятности 0,95 составляет ±0,193 мг/г.

Как показали результаты испытаний предлагаемый способ обеспечивает повышение точности определения (ошибка анализа 0,509 мг/г или 0,12-0,54 против 42,2% по известному способу); снижение продолжительности анализа до 5-10 мин против 8-12 ч по известному способу; упрощение анализа за счет исключения операций отбора проб и аналитических измерений; повы- шение производительности процесса и

0

5

0

5

0 5

сокращение простоев на 30-50%. Кроме того, предлагаемый способ позволяет сократить расход десорбирующего раствора на единицу массы сурьмы в 2,2-3,2 раза за счет повышения степени насыщения ионита металлом.

Формула изобретения Способ определения содержания ионов металла в ионите, включающий фильтрацию раствора через колонну с ионитом, измерение объема раствора и последующий расчет, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности анализа и сокращения времени при определении сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехйнового типа, дополнительно измеряют отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны и скорость фильтрации, а содержание рассчитывают по уравнению

E(D i-Ki AiID2+K2(A2-F2)2ID3+

+ toVA3-F3 FlB;1C 1,

где Е - содержание сурьмы в ионите;

AI - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны;

А2 - скорость фильтрации;

Аз - объем раствора;

Вз - эквивалент .сурьмы в сорбционном процессе,

Константы: С 85,572; DI 66,19; 02 53,38; ,31; .557; ,349; ,021; ,901.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к способам определения содержания ионов металла в ионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологичв ских процессов переработки сырья с целью повышения точности анализа и сокращения времени определения сурьмы в комплексо- образующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа. Для;этого в ходе анализа измеряют отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны, скорость фильтрации и объем раствора с последующим расчетом содержания ионов сурьмы в ионите по уравнению 1-KiAi D2+K2(A2-F2)2 D3+ 1.4- . . . . + Кз VA3 - Рз , где Е - содержание сурьмы в ионите; AI - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны; А2 - скорость фильтрации; Аз - объем раствора; Вз - эквивалент сурьмы в сорбционном процессе. Константы: ,572; ,19r .38; ,31; ,557; .349. .021: Кз 1,901. Погрешность определения составляет 0,12-0,54% (по прототипу 42,2%). снижается продолжительность анализа до 5-10 мин (8-12 ч по прототипу. 1 табл.