Способ фазового анализа ртути в порошкообразных материалах Советский патент 1992 года по МПК C22B43/00 

Изобретение относится к фазовому анализу, в частности к количественному определению форм соединений ртути в порошкообразных материалах.

Известен способ фазового анализа проб на соединения ртути, включающий обработку проб различными химически активными растворителями с целью селективного выделения ртути из анализируемых соединений в раствор, последующего измерения количества ртути в образовавшихся растворах и определении анализируемого соединения расчетным путем.

Недостатком способа является невысокая точность анализа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ фазового анализа, включающий последовательную обработку проб растворителями: дистиллированной водой для определения двуххлористой ртути, 3-5%-ной азотной кислотой - для определения окиси ртути и фторида, 2-3%-ным

раствором гипосульфита натрия - для определения йодистой ртути, разбавленной 2 1 соляной кислотой - для определения одно- хлористой ртути, разбавленной 2 1 азотной кислотой - для определения металлической ртути и смесью равных количеств 10 15%- ного растворов сульфита натрия и щелочи - для определения сульфида ртути, а определение теллуридов и селенидов ртути осуществляют расчетным путем по содержанию теллура и селена в остатке после обработки анализируемой пробы всеми растворителями. Время анализа пробы 13-15 ч

Основным недостатком известного способа является влияние матрицы проб на результаты анализа, вследствие недостаточной селективности используемых в процессе анализа растворителей,что приводит к снижению точности определения форм соединений ртути, так как при использовании того или иного растворителя происходит либо неполное выделение ртути в раствор из анализируемого соединения либо в рассл

с

ч

XI ON

о.

О

Os

твор переходит ртуть и из других соединений. Кроме того, длительность анализа составляет 13-15 ч.

Предлагаемый способ позволяет избежать приведенных недостатков и позволит повысить точность анализа и его экспресс- ность.

Сущность способа заключается в том, что в известном способе фазового анализа ртути в порошкообразных материалах, включающем селективное выделение ртути из анализируемых соединений и измерение выделенных количеств ртути, селективное выделение ртути осуществляют нагреванием исследуемого материала в ступенчатом режиме, отгонкой ртути и ее соединений из соответствующих фаз, и откачиванием газообразных продуктов, выделяющихся из пробы, причем, отгонку металлической ртути и ее галогенидов осуществляют при температуре 200°С ti 220°C в течение 25-30 мин, отгонку из ее халькогенидов и окислов осуществляют последовательно при температур ах2500°С t2 400°С и 450° 600°С в течение 25-30 мин при каждой температуре, а откачивание газообразных продуктов, выделяющихся из пробы, проводят со скоростью 2-5 л/мин.

Для селективного выделения ртути из определяемых соединений используют свойства этих соединений разлагается с выделением ртути в газовую фазу при различных температурных режимах. Измерив количество ртути, выделившейся в газовую фазу при температурном режиме, при котором происходит термическая диссоциация анализируемого соединения, расчетным путем определяют его концентрацию в пробе.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что анализируемое соединение ртути разрушают температурным воздействием, причем для выбора режима, обеспечивающего селективное выделение ртути, используется одна из физических констант - температура диссоциации анализируемого соединения.

Таким образом, уточнив температурные режимы, обеспечивающие селективное и полное выделение ртути из различных ее соединений, присутствующих в анализируемом объекте, можно, измерив количество ртути, выделившейся в газовую фазу при определенном режиме, расчетным путем определить концентрацию анализируемого соединения ртути в пробе.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Навеска анализируемого порошкообразного материала (руда ртутьсодержащего

месторождения), подготовленная в соответствии с ГОСТ 1480-80, массой 1 г насыпалась в фарфоровую лодочку, которая помещалась в стальную камеру. Камера закрывалась крышкой и вводилась в нагревательное устройство, например в лабораторную печь типа СНОЛ-1, 6251/11- ИЗ, дающую возможность устанавливать требуемый температурный режим автоматически с точностью не ниже ± 5°С.

Температуру, обеспечивающую селективное разрушение того или иного анализируемого соединения ртути и длительность тепловой обработки, подбирали экспериментальным путем. Так, для определения

суммы металлической ртути и галогенидов, халькогенидных и окисленных форм в геологических пробах температура составила 200-220°С, 250-400°С и 450-600°С соответственно. Образующаяся в процессе температурной обработки газовоздушная смесь эвакуировалась из камеры через штуцер, соединенный трубкой с системой барботеров, заполненных поглощающим ртуть раствором (смесь азотной и соляной кислот в соответствии 3:1) с помощью форвакуумного насоса со скоростью 2-5 л/мин.

Обработка пробы при выбранном температурном режиме велась до тех пор, пока в газовоздушной смеси присутствовали

следы ртути. Это время, выбранное экспериментально, составило 25-30 мин. После прекращения поступления ртутьсодержа- щих газов тепловую обработку пробы прекращали, барботеры отсоединяли от

системы, и растворы, содержащиеся в них, анализировали на ртуть с использованием экстракционно-титрометрического метода.

Определенное этим методом количество ртути использовалось в расчетах концентрации анализируемого соединения в пробе.

Расчет производили по формуле

л

М m п -X -А

100,

где С - концентрация анализируемого соединения ртути в пробе, %; М - молекулярный вес анализируемого соединения;

А - атомный вес ртути:

х - количество атомов ртути в анализируемом соединении;

m - масса ртути, определенная в барбо- терах, г;

п - навеска пробы, взятая на анализ, г.

Например, при навеске 1 г и температуре 200-220°С отгонялась ртуть металлическая и ее галогенидные соединения.

Отгонка производилась в течение 25-30 мин. В поглотительных растворах определено 2 мкг ртути. Далее система переключалась на барботеры со свежим раствором и температура поднималась до 25-400°С, после 25-30 мин обработки в растворах обнаружено 560 мкг ртути. Далее пробу выдерживали в течение 25-30 мин при температуре 450-600°С. В растворах определено 14 мкг ртути.

Эвакуацию образующейся в процессе пиролиза газовоздушной смеси проводили со скоростью 2-5 л/мин.

По приведенной формуле определяем, что в пробе содержалось:

ртути металлической и содержащейся в галогенидах

С

200.61 2.0 10 Я 1 200,61

100

2-10 4%; сульфидов ртути

г 232,61 560 1г 1 200,61

6,5-10 2%; окислов ртути

С

216,61 14 10 U- 1 -200,61

100

,-30

1,51-10 %;

Таким образом, в анализируемой руде определено: ртути в виде металла и в составе галогенидных соединений - 2,0-10 4%; в сульфидной форме - 6,, окислов ртути - 1,.

Сравнение этих данных с результатами анализа этой же пробы на общее содержание ртути, выполненного классическим экс- тракционно-титриметрическим методом с использованием дитизона - 0,056%, что соответствует 560 мкг/г Нд, свидетельствует о достаточно полном извлечении ртути и высокой точности анализа.

Время, необходимое для проведения фазового анализа на ртуть порошкообразной пробы, по предложенному способу составляет 2,5-3,0 ч, в то время как по прототипу для этого требуется 13-15 ч. Результаты экспериментов приведены в

таблицах.

В табл. 1,2 приведены результаты сравнения времени, необходимого для проведения анализа, по прототипу с предложенным способом, а также сопоставительные данные об ошибках двух методов. В табл. 3 приведены данные, на основании которых выбраны температурные режимы, обеспечивающие селективное выделение ртути из анализируемых соединений} в табл. 4 - длительность тепловой обработки-, в табл. 5 - оптимальные интервалы скорости эвакуации образующейся при пиролизе газовоздушной смеси. Таким образом, интервал температур 200-220°С является оптимальным для отгонки ртути металлической и ее галогенидов, так как при более низких температурах (см.данные табл. 3) происходит неполная отгонка, а при более высоких температурах в поглотители попадает ртуть из

других соединений.

Аналогичные критерии использованы при выборе температурного интервала для отгонки сульфида ртути и разрушения ее окислов.

На основании данных табл. 4 выбрано время тепловой обработки проб 25-30 мин. При уменьшении времени отгонки ртуть отгоняется неполностью, а увеличение его свыше 30 мин нецелесообразно.

Скорость откачивания 2-5 л/мин обеспечивает полное улавливание ртути из газовоздушной смеси. Смещение интервалов в большую и меньшую сторону приводит к потерям ртути (см.данные табл. 5).

Как видно из приведенных в табл.1-5

данных, предложенный способ характеризуется более высокой по сравнению с прототипом точностью определения соединений ртути, а время, требуемое для

его реализации, в пять раз меньше.

Кроме того, способ прост в реализации и не требует высокой квалификации исполнителя.

50

Формула изобретения

Способ фазового анализа ртути в порошкообразных материалах, включающий селективное выделение ртути из анализиру- емых соединений и измерение выделенных количеств ртути, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа и его экспрессности, селективное выделение ртути осуществляют нагреванием исс- ледуемого материала в ступенчатом

режиме, отгонкой ртути и ее соединений из соответствующих фаз и откачиванием газообразных продуктов, выделяющихся из пробы, причем отгонку металлической ртути и ее галогенидов осуществляют при температуре-ti(200 ti 220°C) в течение 25-30 мин, отгонку ртути из ее халькогенидов и

окислов осуществляют последовательно при температурах t2(250 2 400°С) и ta(450 ta 600°C) в течение 25-30 мин при каждой температуре, а откачивание газообразных продуктов, выделяющихся из пробы, проводят со скоростью 2-5 л/мин.

Сущность изобретения пробу нагревают до температуры диссоциации соединений, которая составляет для металлической сульфидной и окисленной форм соответственно 200-220°С, 240-400°С и 450-600°С при длительности отгонки ртути из каждого соединения 25-30 мин Ртуть отгоняют в барботеры, заполненные смесью азотной и соляной кислот, и измеряют ее количество титриметрическим методом, по результатам которого определяют концентрацию анализируемого соединения в пробе 5 табл

Таблица 2

Таблиц 4

Т«бййШ в