Способ определения концентрации азотной кислоты в водных растворах Советский патент 1980 года по МПК G01N27/78 

V

Изобретение относится к ядерно-физическим методам контроля состава вещества и может быть использовано для лабораторного контроля концентрации азотной кислоты в различных технологических растворах.

Известны химические способы определения концентрации азотной кислоты, например алкалиметрическое титрование 1.

Эти способы дают хорошие результаты только при отсутствии посторонних ионов. Примеси легкогидролизующихся, в особенности многозарядных ионов, например железо (И1), цирконий (IV), торий (IV), уран (IV) и др, существенно уменьшают точность и чувствительность метода определения концентрации кислоты. Для снижения мещающего действия этих ионов используют либо маскирование, либо отделение этих ионов, что осложняет метод и увеличивает длительность анализа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения концентрации азотной кислоты в водных растворах, заключающийся в введении в раствор солей ванадила и измерении времени протонной магнитной релаксации 2.

Однако способ пригоден для определения концентрации кислоты только в двухкомпонентных системах вода-кислота, поскольку присутствие других компонентов, например парамагнитных примесей, сказы5 вается на значениях измеряемых времен релаксации и резко снижает точность измерений. Кроме того, чувствительность этого способа значительно ухудщается при концентраци.чх кислоты выще 7-7,5 моль/л.

Цель изобретения - повыщение точности и чувствительности определения концентрации азотной кислоты в присутствии солей металлов.

Цель достигается тем, что в способе определения концентрации азотной кислоты в

5 водных -растворах, заключающемся во введении в раствор солей ванадила и измерении времени протонной магнитной релаксации, дополнительно проводят измерение времени протонной магнитной релаксации 20 до введения солей ванадила при температуре раствора О-75°С .и определяют концентрацию по градуировочной зависимости отношения разностей обратных значений времен протонной магнитной релаксации, измеренных при той же температуре, от концентрации. Кроме того, при концентрации кислоты 0,2-4 моль/л измерения проводят при 65- 75°С, при концентрации кислоты 3,5- 8 моль/л - при 15-20°С, при концентрации кислоты выше 8 моль/л - при О-5°С. Времена протонной магнитной релаксации в растворах солей ванадила описываются следующими уравнениями: Т 2 КгС + Тао Ti KiC + , где - времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации протонов после введения соли ванадила; zo 10 - времена релаксации до введения соли ванадила; KjMK, -коэффициенты релаксационной эффективности ионов ванадила, значения которых зависят от концентрации азотной кислоты; С - концентрация солей ванадила. Времена релаксации Т ю и Тю зависят от содержания ионов металлов в анализируемом растворе. Измерение этих времен до введения в раствор соли ванадила с последующим вычитанием их обратных значений из Та и TI устраняет вклад, вносимый в .измеряемые времена релаксации иона.ми металлов. Концентрацию азотной кислоты находят по градуировочной зависимости ве..чичины Z (Tl-T;o)/(Ti-TVo) Деление разностей (Т г- Т го) и (Т , Т,о исключает необходимость определения точной концентрации вводимой соли ванадила и, следовательно, необходимость отбора алик воты анализируемого раствора. Изобретение поясняется чертежом, где приведена зависимость величины Z от концентрации азотной кислоты при О-75°С. Способ осуществляется следующим образом. Исследуемый раствор помещают в чувствительный элемент ядерно-магнитного резонансного (ЯМР) спектрометра. Измеряют времена протонной магнитной релаксации Т10, Тго, добавляют соли ванадила (,005 мольДт) и вновь измеряют времена протонной магнитной релаксации Т(, Т г. По градуировочной кривой согласно уравнению 3 определяют концентрацию кислоты. Пример. Пробирку с анализируемым раствором, содержащим, моль/л: азотная кислота 1,04, гидразин 0,07, аскорбиновая кислота 0,025 и соль двухвалентного железа 0,013, объемом примерно 0,2 мл помещают в чувствительный элемент ЯМР - релаксометра, устанавливают температуру раствора 75°С и измеряют значения скоростей релаксации Тго 5,1с и Т10 4,8 . Затем в этой же пробирке растворяют сульфат ванадила (примерно 0,005 моль/л), при той же температуре измеряют скорость релаксации Тг 131с- и TV 8,2 с- и вычисляют значение Z 37. По градуировочной характеристике определяют значение концентрации азотной кислоты 1,01 моль/л. Этот же раствор анализируют известным способом. Для этого в пробирке с анализируе.мым раствором объемом 0,2 мл растворяют соль сульфата ванадила (0,005 моль/л). Пробирку помещают в чувствительный элемент релаксометра, устанавливают температуру раствора 20°С и измеряют значения скоростей релаксации Тг 58с и ,7c. По отношению Z Тг/Т/ и градуировочной характеристике, соответствующей 20°С, получают результат анализа (0,6 моль/л). Относительные погрешности известного и предлагаемого способов составляют 40 и 3% соответственно. Использование предлагаемого способа определения азотной кислоты по сравнению с известным приводит к повыщеиию точности и чувствительности анализа растворов сложного состава. Формула изобретения Способ определения концентрации азотной кислоты в водных растворах, заключающийся во введении в раствор солей ванадила и измерении времени протонной магнитной релаксации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений в многокомпонентных растворах в присутствии солей металлов, дополнительно проводят измерение времени протонной магнитной релаксации до введения солей ванадила при температуре раствора О-75°С и определяют концентрацию по градуировочной зависимости отношения разностей обратных значений времен протонной магнитной релаксации, измеренных при той же температуре, от концентрации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кольтгоф И. М.,Стенгер В. А. Объемный анализ. М.-Л., Госхимиздат, 1950, т. I, с. П. 2.Ривкинд А. И. Ядерная релаксация и структура растворов солей ванадила.-Журнал структурной химии, 1963, 4, 664 (прототип) .

w/v% 7