Способ определения содержания фтор- ионов Советский патент 1980 года по МПК G01N31/00 

Изобретение относится к методам химического анализа, а именно к способам весового опре деления содержания фтор-ионов предпочтительно в интервале их концентраций от 0,001 до 0,1%, и может найти применение для определения содержания фтор-ионов, в частности в кальцинированной соде, получаемой из нефелинового сырья. Известен способ определегшя содержания фтор- ионов в растворах путем осаждения фтор ионов из исследуемого раствора хлоридом лития с образованием фторсодержащего осадка, отделения получе1гаого осадка, его промывки 50%-раствором этилового спирта с последующей сушкой, взвешиванием и определением содержания фтор-ионов расчетным путем в зависимости от полученных взвешива1шем значений 1 Наиболее близким к описываемому изобретению по техга1ческой сущности и достигаемому результату является способ определения содержания фтор-ионов в кислых растворах путем осаждения фтор-ионов из исследуемого раствора хлоридом кальция с образованием фторсодержащего осадка, отделения полученного осадка от раствора, прокаливания осадка прк температ фе 1000-1ШО°С, его охлаждения, взвешивания и пос.ледующего определения содержания фтор-ионов расчетным путем в зависимости от полученных при взвеи ивании значений 2. Недостаток известных способов заключается в невысокой чувствительности и точности анализа, особенно при содержании фтор-ионов в растворах менее 0,1 вес.%. Так, при содержшши фтор-ионов в растворе от 0,5-5 мг/л точность определения составляет ±15-25%. Минимальное содержание фтор-ионов, которое можно определить даже с такой невысокой точностью, по известным способам составляет 0,001 г/мл. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности анализа. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения содержания фтор-ионов в кислом окислетельном растворе весовым методом согласно изобретению образец известной массы из титана или его сплавов выдерживают

в исследуемом растворе, высу1иивают и измеряют убыль массы.

Целесообразно образец известной массы из титана или его сплавов выдерживать в исследуемом растворе 30-60 мин при 60-90°С.

При погружении в раствор образца известной массы происходит переход ионов титана из кристаллической решетки металла в раствор. Скорость перехода зависит от заидитиых свойств пассивной пленки на поверхности металла ив присутствии ионов хлора, брома, иода составляет менее 0,1 для титана и менее 5 г/м час для сплава Ti - 0,2Pd.

В отличие от других галогенидов, ионы фторазначительно ухудшают защитные свойства пассивной пленки на поверхности металла, что приводит к резкому (до 100 г/м час) увеличению скорости выхода ионов титана из металлической решетки в раствор и уменьшению массы образца. Скорость выхода ионов титана и уменьшение массы образца находятся в пропорциональной зависимости от концентрации ионов фтора в растворе, времени выдерживания температуры раствора и площади образца.

При выдержке образца в растворе менее

30 мин при 60-90° С убыль массы его незначительна, и погрешность прибора при взвешивании оказывает влияние на точность анализа.

При выдержке образца в растворе с температурой 60-90°С более 60 мин увеличивается продолжительность анализа, а точность определения содержания фтор-ионов повышается незначительно, что делает нецелесообразным увеличение продолжительности выдержки.

Уменьшение температуры анализируемого раствора до 25-30° С сопровождается уменьшением (до 14 г/м час) скорости выхода ионов титана из металлической решетки в раствор, что приводит к увеличению продолжительности анализа.

При увеличе ти температуры анализируемого раствора до 110-120° С скорость выхода ионов титана из металлической решетки увеличивается что приводит к нецелесообразному повышению давления при проведении анализа.

Поскольку чувствительность предложенного способа повышается с увеличением площади образца, то для анализа необходимо использовать образец в виде прямоугольной пластинки с оптмальным соотношением

,

где S - площадь образца; m - масса образца; h - толщина образца.

Зависимость скорости выхода ионов титана от содержания фтор-ионов в растворе описывается линейной функцией вида у ах Ь, где коэффициешы а и b находят из калибровочной прямой; b - отрезок на оси ординат, образованный пересечением калибровочной пряйой с осью ординат; а - tga (а - угол между осью абсцисс и калибровочной прямой).

Величина угла о, при котором достигается максимальная точность анализа, составляет 30601С.

На чертеже приведен график зависимости убли массы образца от концентрации ионов фтора.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В иссле11уемый кислый окислительный раствор, содержащий фтор-ионы, погружают образец из титана или его сплавов, который выдерживают в растворе 30-60 мин при 60-90°С. В течение этого времени ионы титана переходят в раствор, что приводит к уменьшению массы образца.

После выдержки образец извлекают из раствора, высушивают и взвешивают, измеряя разницу ь массе, на основании которой определя ют (по заранее построенному графику) содержание фтор-ионов в исследуемом растворе.

Пример. Берут 100 г 55%-ной азотной кислоты с температурой 80°С, содержащей фторид натрия (раствор был специально приготовлен для испытаний и содержал 0,060 г NaF). В раствор погружают предварительно шлифованный и активированный погружением на 2-3 с в раствор 8%-ной HNOs + 3%NaF при 50°С образец массой 4,7906 г, изготовленный из сплава титана марки Ti - 0,2Pd (площадь образца 7,6143 см) и выдерживают его 30 мин. В течение этого времени под воздействием находящихся в растворе ионов фтора ухудщаются защитные свойства пассивной пленки на поверхности металла, ионы титана переходят в раствор, и масса образца уменьшается. После выдержки образец извлекают из раствора, промывают водой, высушивают при комнатной температуре и взве1Щ1вают. Масса образца состав.ляет 4,7801 г. Разница в массе 0,0105 г. По полученному значению находят убыль массы во времени и по калибровочной прямой (см. чертеж) опртделяют содержание фтор-иона в растворе (0,0065 г).

Чувствительность анализа составляет 0,00001 г/мл.

Точность определения 0,0005 г/мл, что составляет ± 4,54%.

Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого способа заключаются в возможности более чувствительного и тоЧного анализа растворов, в том числе растворов, содержащих в небольших количествах (менее 0,01 вес.%) и фтор-ионы.

Минимальное содержание фтор-ионов, которое можно определить по преш1агаемому способу, составляет 0,00001 г/мл против 0.001 г/мл по известному способу. 57 Точность определения составляет ±5-13% про тив ±15-25% по известному способу. Предложенный способ основан на применении доступных реактивов и прост в исполнении. Формула изобретения 1. Способ определения содержания фтор-ионов в кислых окислительных растворах весовым методом, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности анализа, образец известной массы из титана или его сплавов выдерживают в исследуе3мом растворе, высушивают, измеряют убыль массы и по убыли массы определяют содержание фтор-ионов. 2. Способ по п. , отличающийся тем, что образец известной массы из титана или его сплавов выдерживают в исследуемом растворе 30-60 мнн при 60-90°С. Источники информации, принятые во внимание при зксперткзе 1.Киселева Е. К. Анализ фторсодержащих соединений. М., 1960, с. 60. 2.Николаев Н. С. и др. Аналитическая химия фтора. М., 1970, с. 75-77 (прототип).

200

100

д1-(цгм

ГОСТЧ2Ш)

0,002 0,004 0.006 0,008 0.0

.J-.

двсгг