Электрохимический способ определения металлов в растворе

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(7 3) Государственное НПО промышлен нойэкологии Казмеханобр(56) Ашкинази В.Е. и др. Упрощенный вариант ннверсионнохронопотенциометрического анализа. - Зав. лабор., 1981,Ю 6, с. 1-15.(54) злвктгохимичвсшпа сносов ОПРЕДЕ ЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В РАСТВОРЕ(57) изобретение относится к области аналитической кини н может быть ис Изобретение относится к аналитической химии. а именно к способам количественного анализа металлов в растворах, н может быть использовано для определения металлов в объектах окружающей среды и в сточных водах.Целью изобретения является повышение селективности н чувствительносТН ОПРЕДЕЛЕНИЯ.На чертеже приведена схема применяемой установки для определения кадмия.Установка состоит из цинкового электрода 1, стеклоуглеродныщ электродов 2,3, кадмиевого электрода 4, двукполюсного переключателя 5 с вейтрапь 2пользовано для определена металловв объектах окружающей среды и в сточных водах. Цель изобретения - повышене чувстительностн и селективности определения. Цель достигается тем,что используют дополнительный электрод. нцентичннй индикаторному который помещают в аналнзируемы раствор. В период осаждения на дополнительном электроде задают потенциал на 0,1 10,05 Вменъше чемпотенцал при нотором начинает вьщеляться анализируемый металл на индикаторном электроде. После осаждения электрод вьщертавают 2-3 с в отсутствие поляризации. Растворене металла с ннднкаторного-злектрода осуществляют путем замыкания электродов через гальванометр. О концентрации металле судят по максимальному значению тока в момент замыкания электродов. 1 ил., 1 табл.ным положением микроамперметра Б с различным пределами измерения, стакана 7, магнитной мешалки 8.Установка работает следующим образом.Переключатель 5 переводится в крайнее правое положение, проводится электроосалдение кадмия н всех электрополокнтельньос металлов на электроде 2. На злектроде 3 кадмий не выделяется,но выделяются все более электроподсхительные металлы. По истечении времени осажленя (время задается по секундомеру) переключатель 5 переводят на 2-В с в нейтральное, а затем в крайнее левеелопоквнец при этом вагмечают, на какую максимальную величину отклоняется стрелка микроамперметра 6. Эта величина является аналитическим сигналом. Перед следующим измерением электроды протирают фильтровальной бумагой. Для контроля другик металлов необходимо подобрать материал электродов 1,4.Предлагаемый способ реализуется следующим образом.В анализируемый раствор погружакп два ИДВНТНЧНЫХ ИНДИКЗТОРНЫХ ЭЛЕКТВО да (например, стеклоуглеродных) и ПОЛЯРИЗУЮТ ИХ В ТЕЧЕНИЕ НЕКОТОРОГО заранее ЗЗДЗННОГО времен С ИСПОЛЬ эоваиием потенциостата или внутреннего электролиза. При этом задают потенциал, при котором на одном электроде анализируемый металл выделяется, а на другом нет, но выделяются все.мешающие злектроположнтепьные металлы. Затем электроды В ТЕЧЕНИЕ 2-3 с выдерживают без тока поляризации. Это время необходимо для того,чтобы электроды приняли потенциалы,близкие к соответствующей равновесной системе. За это время происходит перезарядка двойного электрического слоя, а также значительно снижается фарадеевская СОСТЗЕЛЯЮЩЗН ФОНОВОГО тока. По истечении этого времени выделивнйся на индиквторнон электроде МЕТЗЛЛ НЗЧННЗЕТ БЗЗНМОДВЙСТВОЕЗТЬ С окислителям, присутствующими в растворе, например растворенны кислородом ии ртутью (11), если ее вводили В раствор, Н часть ЗНЗЛНТНЧЕСКОГО СНГНЗЛЗ ТЕВЯЕТСЯ. ПОСКОЛЬКУ на ННДН каторном электроде анализируемый меТЗЛЛ СОДЭВЖНТСЯ, 8 на ДОПОЛНИТЕЛЬном электроде нет, то между ними за 2-3 С устанавливается какая-то разность потенциалов, определяемая различными факторами наличием электроположительных металлов, составом фона, количеством выделявшегося на индикаторном электроде металла и т.д. За счет этой разницы при замыкании электродов через гальванометр потечет ток, максимальная величина которого характеризует количество анализируемого металла в растворе. Поскольку мешающие металлы выделяются как на индикаторном, так и на дополнительном электродах, то их наличие не оказывает влияния на анализ. Таким образом достигается селективность определения. За счет того, что вводится бестоковаявьщеряка (при этом часть фонового тока компенсируется), потенциалы электродов отличаются, как правило, на 0,2 Од В, причем в момент замыкания каждьт электрод попяризуется только на ПОЛОВННУ ЭТОЙ ВЕЛИЧИНЫ, ПОСКОЛЬКУ В ЭТОМ СЛУЧНВ ИНДНКЗТВРНЫЙ электрод является анодом, а дополнительный катодом, и устанавливается какой-то смешанный потенциал. Еоли анализируемый металл в анализируемом растворе отсутствует, то после 2-З с выдержки ЭЛЕКТРОДЫ ПРННИМЕЮТ ОДННЗКОВЫЙ ПОТВН циал и фоновый ток не регистрируется,ЧТО ПОВЫШЗЕТ ЧУВСТВНТЕЛЬНОСТЬ анализа.П р и м е р 1. Готовят несколько модельньш растворов, содержащх на фоне 1 М НС 1 различные концентрации кадмия, свинца, меди, которые заливают в ячейку объемом 100 мл. В ячейке размещена магнитная мешалка (скорость вращения 600 об/мн).Используют два одинаковым индикаТОРНЫХ ЭЛЕКТРОДЗ ИЗ СТЕКЛОУГЛЕРОД СУ-2000 (диаметром 11 мм), а также металлические цилиндрические электроды из цинка, кадмия, свинца и меди диаметром 15 мм, погруженные на 25 мм в анализируемый раствор.В КЗЧЭСТВЕ ГЗЛЬВЭНОМЕТРЗ ИСП 0 ЛЬ 3 У ют вольтамперметр Ц-4313 или ОСЦИЛ лограф, параллельно входу которого подключают сопротивление 1 ком, на которое соответственно рассчнтьшают ток.время осаждения для 1-7 опытов составляет 30 с.Опыт 1. Определяют содержание кадмя 1,0 мг/л. На 30 с один стеклографиговый электрод соединяют с циковым, а другой - с кадмевы электродам (устанавливают потенциал, при котором кадмй не вьщеляется). Затем стекпографитовые электроды отключают от металлических электродов и выдерживают без тока 2 с, после чего стеклографитовые электроды подключают к вольтамперметру Ц 4313. Фиксируют максимальный бросок стрелки 3,5 мА. Концентрацию кадмия определяют по градуировочному графику 1,0 мг/п Опыт 2. Проводят определение аналогично опыту 1, но в раствор дополительно вводят 3.0 мгл меди (11).Опыт 3. Проводят определение аналогично опыту 1, отмечая возможность анализа как по способу-прототипу,так и по предлагаемому способу.Опыты 4,5. Проводят определение аналогично опыту 1 (в опыте 5 для регистрации тока растворения используют 0 СЦНПдГРаФ)ь Отмечено, что чувствиГЛЬНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЛЗГЗЕНОГООпыт 6. Проводят определение свинца (11) аналогично опыту 1, но используют кадмевый н свинцовый металлическне электроды.Опыт 7. Проводят определение аналогично опыту 1, но используюткаднме вый и медный металлические электроды. Опыты 6 и 7 иллюстрируют возможность анализа различных МЕТАЛЛОВ. РВЗУЛЬ таты опьпов 1-7 сведены в таблицу.Способ позволяет повысить селективность определенин в 10-20 раз проводить анализ, если содержание мешающих електропололительнн металлов составляет 100-2002 от содержания анализируемого металла повысить чувствительность в 1000 раз (см. опыты 45 В) упростить метод анализа для анализа необходин только секундомер, переключатель, мешалка, набор электродов,что позволяет проводить анализ в лолевых условиях исключить необходимость применения токсичной ртути (11). Ф о р н у л а и з о б р е т е н и яЭлектрохимический способ определения металлов в растворе, включающий их предварительное электрохимическое осаждение в виде металла на индикаторном электроде и последующее электрохимическое растворение, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности определения, дополнительны электрод, идентичный индикаторному,помещают в анализируемый раствор и в период осаждения задают на нем потенциал на (0,1 Ь 0,05) В меньше, чен потенциал, при котором начинает выделяться анализируемый металл на индикаторном электроде, после осажденя электроды в течение 2-3 с выдерживают в отсутствие тока поляризации,затем растворение металла в индикаторного электрода осуществляют путем замыкания электродов через гальванометр между собой, а о концентрации металла судят по максимальному вначеню тока в момент заикания элентродов.....-.- .--. Ю Введено, мг/п СПС 0 б опы- та са РЪ Си Прототип предлагавшийСоставитель Т.Николаева Верстка Казпатент, Исполнитель Г.Р.Фалалеева Ответственный за выпуск Э.З.ФаИ 3 ова