Устройство для электрохимического изучения состава сред Советский патент 1983 года по МПК G01V3/04 G01N27/26 G01V9/00 

Изобретение относится :к области поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть исполь зовано при поисках руд способом частичного извлечения металлов (ЧИМ), для изучения состава горних пород, руд, минералов, почв и природных вод. Известен способ электродиалиэа для изучения состава природных сред. путем использования электродиализатора/ представляющего собой сосуд прямоугольной формы, разделенный двумя пористыми мембранами на три камеры. В центральную камеру п(4ещают исследуемую среду, в 1 зАняе Зсшивают дистилироганную воду и погружают твердые электроды, подключенные к источнику постоянного электрического тока. Раст вор в камере, соедийенйой с положител нвм полюсом источника тока, называется анолитом, раствор в камере, связан ной с отрицательным полюсом источника тока, - католитоУ1. Через электродиализатор пропускают электрический ток и в определенное время производят химический анализ растворов в анолите и католите. О составе исследуемой среды судятпо составу и концентрации «компонент, переходящих в католит и анолит {1. Недостатком данного устройства является то, что через некоторое время работы электродиализатора катодная мембрана покрывается нерастворимым рсадком гидроокисей металлов, ее элек-. трическое сопротивление,уваличивается и электродиализ практически;прекращается.. - . Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электрохимического изучения состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока .и имегаций корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствб ром электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе рН ниже рН гидратообразования извлекаемых из сред металлов, и погруженныЪ в этот раствор твердцзШ элек- . трод 12. Недостатком устройства, является то, что во многих случаях оно позволяет извлекать элементы в количествах, достаточных для обнаружения с помощью химического или другого вида анализа Ьследствие интенсивной диффузии ионов водорода из элементоприемника в изучаемую среду. Появление в изучаемой среде ионов водорода приводит к тому что часть тока расходуется на обратн перемещение эчих ионов, а не на пере .нос интересующих элементов. При этом снижается и количество извлекаемых элементов. . Цель изобретения - увеличение количества извлекаемых металлов. Поставленная цель достигается тем что в известном устройстве для электрохимического изучения состава сред включающем элементоприемник, соединенный с источником тока и именвдий корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненны раствором электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе рН ниже рН гидратообразования извлекаемых из сред металлов, погруженный в этот раствор твердый электрод, в качестве электролита используется раствор кислотьа, являю щейся слабым электролитом с константой диссоциации не более . На чертеже показано устройство. Элементоприемник содержит сосуд из пористого материала 1, твердый электрод.электронной проводимости 2, под ключенный с помощью соединительных проводов 3 к источнику постоянного электрического тока. В пористый сосуд 1 -залит раствор слабодиссоции|эованной кислоты 4. В практической работе предпочтителен раствор уксусной кислоты, ацетат-ион которой дает с большинством металлов хорошо растворимые соедине,ния. Концентрация кислоты выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить в растворе .в течени всего времени пропускания тока через элементоприемник рН ниже рН гидратообразования концентрируемых ионов. Элементоприемник помещен в исследуемую среду 5 и подключен к источнику электрического тока (на чертеже не показано). Работа устройства происходит следующим образом. При включении тока ионы водорода уксусной кислоты 4 восстанавливаются на твердом электроде 2, защелачивания раствора не происходит. В от азотной кислоты активность ионов водорода в уксусной кислоте мала, так как основное количество этих ионов находится в связанном сос тоянии с ацетат-ионами. Из-за невысо.крй активности ионов водорода диффузия их в окружаквдее пространство незначительна. При пропускании через элементоприемник электрического тока основная его доля расходуется на кон центрирование полезных компонент, а не на возвращение ионов водорода. Установлено что количество концент рируемых в уксусную кислоту металлов превышает в 5-6 раз их количества. концентрируемые в азотную кислоту, что позволяет во столько же.раз сократить время проведения работ. При применении уксусной кислоты улучшается и воспроизводимость результатов. Например, при концентрации металлов в трехнормальную азотную кислоту коэффициент вариации, характеризующий относительную погрешность наблюдений, 30%, в трехнормальную. уксусную кислоту - 12%. Применение предложенного элементоприемника позволяет, в. отличие от известного, извлекать из почв элементы, находящиеся в крайне малых концентрациях (эолото, олово и пр.)„ Применение нового элементоприемника приводит к со-сращению времени извлечения в 5-6 раз. Учитывая, что при проведении ра|брт методом ЧИМ;время,, затрачиваемое на извлечение металлов, составляет в среднем 50% от всего времени проведения работ, общее время сокращается в 1,6 раза. Во столько же раз ув.еличивается производительность работ.Если-. в настоящее время годовая эффективность; работ методом ЧИМ составляет на одну станцию ЧИМ-10 в среднем бООООруб.,то с применением нового электролита в элементоприемниках она составит 96000руб.,т. а.эффект от внед рения 36000pv6.- Формула изобретения Устройство для электрохимического изучения состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока и имеющий Kdpnyc, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствором электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе рН ниже рН гидратообразования извлекаемых из сред металлов, и погруженный в этот раствор твердый электрод, отличающееся тем, что, с целью увеличения количества извлекаемых металлов, в качестве электролита используется раствор кислоты, являющейся слабым электролитом с константой диссоциации не более . Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе i. Рошкова Е.В., Серебрякова М.В. Руководство по применению электродиализа для изучения горныз{, пород, руд и минералов-. М., Недра , 1953, с. 10.„ . 2. Гольдборг И.С., Рысс Ю.С., Иванова А.В. и др. Поиски и раэедка . рудных месторождений методом ЧИМ. Методические рекомендации. Л., ОНТИ ВИТР, 1978, с. 22 и 31 (прототип).

-2111