Состав мембраны электрода для потенциометрических измерений кислотности фтористоводородсодержащих растворов

 

СОСТАВ МЕМБРАНЫ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ КИСЛОТНОСТИ ФТОРИСТОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ, содержащий электродноактивное вещество в виде оксиднованадиевой бронзы и связук11цее,о т личающийс я тем, что, с целью повышения химической стойкости и расширения диапазона измерения рН растворов, в качестве оксидно-ванадиевой бронзы используют оксидно-фторидную ванадиевую бронзу состава Na V205-xF.x (где О xil) или .jj((,25 при следующих соотношениях ингредиентов, вес.%: Оксидно-фторидная ванадиевая бронза 90-95 Связующее5-10

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК r (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gh,.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3404417/18-26 (22) 10.03.82 (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72 ) A. Г. Кокшаров, И.у. Кокшарова, A.À. Фотиев,. К.A. Калиев и A.Н.Барабсшкин (71 ) Волгоградский политехнический институт и Институт химии УНЦ AHCCCP (53 ) 621. 317 (088. 8 ) (56) 1. Tiri Koryte, Jon. selective

electrodes, Csmbr i dye University

Press, 1975, р. 1214, 2. Авторское свидетельство СССР

9. 785720, кл. G 01 N..27/48, 1980 (прототип ) . (54)(57) СОСТАВ МЕМБРАНЫ ЭЛЕКТРОДА

ДЛЯ ПОТЕНЦИОИЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯ

КИСЛОТНОСТИ ФТОРИСТОВОДОРОДСОДЕРЖА

ЩИХ РАСТВОРОВ, содержащий злектродноактивное. вещество в виде оксиднованадиевой бронзы и связующее,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения химической стойкости и расширения диапазона измерения рН растворов, в качестве оксидно-ванадиевой бронзы используют оксидно-фторидную ванадиевую бронзу состава на„ч О Р.„(где 0 с х 41) или К) 03„у „(х=0,2 ) при следукщих соотнсыейиях ингредиентов, вес. S s

Оксидно-фторидная ванадиевая бронза 90-95 Я

Связующее 5-10

1056030

Изобретение относится к методам физико-химического анализа, а именно к потенциометрическим измерениям кислотности растворов, содержащих фтористоводородную кислоту или кислые растворы фторидов, и может быть 5 использовано в химии, химической, технологии, в гидрометаллургических процессах, агрохимии.

Известны стеклянные электроды для измерения кислотности раство- 10 ров f1 ).

Однако эти электроды.не могут применяться в Растворах, .содержащих кислые фториды или фтористоводородную кислоту, которые химически взаи- -15 модействуют с поверхностью активного элемента стеклянного электрода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, является состав мембраны электрода для потен- 20 циометрических измерений кислсагности фтористоводородсодержащих растворов, который содержит электродноактивное вещество в виде оксиднованадиевой бронзы и-связующее (.23.

Недостатком активных элементов таких электродов является низкая хи- мическая стойкость в сильнокислых и сильнощелочных средах, что значительно сокращает срок использования и ограничивает диапазон измерения кислотности растворов.

Целью изобретения является повышение химической стойкости и расширение диапазона измерения рН растворов.

Поставленная цель достигается тем, что в составе мембраны элект-, рода для потенциометрических измерений кислотности фтористоводородсодержащих растворов, содержащем электродноактивное вещество в виде 40 оксидно-ванадиевой бронзы и связующее, в качестве оксидно-ванадиевой бронзы используют оксидно-фторидную ванадиевую бронзу состава NaxV Oy-xFx (где 0 < х «< 1) или КхЧоз„Гз „(х = 45

0,25 ) при следующих соотношениях ингредиентов, вес.Ъс

Оксидно-фторидная ванадиевая бронза 90-95

Связующее 5-10

По сравнению с активным элемен-. том известного состава (окисдными ванадиевыми бронзами) в анионной подрешетке часть атомов кисдорода заменена на атомы фтора, что привело к большему упорядочению анионной подрешетки, а тем самым увеличило химическую стойкость активного элемента электрода.

Синтез оксидно-фторидных ванадиевых бронз производится следующим образом.

Взятые согласно расчету по уравнению

xMF+(1-x ) Ч20 + 2хЧ02 " МхЧ2 Ър (1 ) 65 количества соответствующих компонентов тщательно перетираются и спрессовываются в таблетки. Синтез оксифторидных бронз осуществляется в стальной ячейке (реагирукицие вещества помещаются в платиновый тигель с плотнозакрывающейся крышкой), за полненной аргоном при температуре

550 С в течение 12 ч,. Затем смесь перешихтовывается и производится еще .одна термическая обработка при тех же условиях.

Мембрана электрода изготавливается следующим образом.

Кристаллы оксифторидной ванадиевой бронзы соответствующего состава тщательно смешивают со связующим веществом (растворенным в толуоле полистиролом, эпоксидным клеем с отвердителем или силиконовым каучуком) в весовых соотношениях

2,0-0,1 и нагревают (в случае полистирола) до получения густой массы (при использовании эпоксидного клея или силиконового каучука нагревание не производят), которую помещают в пресс-форму и прессуют в виде цилиндрических таблеток диаметром 6-7 мм и высотой 3-4 мм под дав- . лением 150-200 кг/см . Полученные таблетки нагревают в течение 2-3 ч в сушильном шкафу при температуре

70-80 С, затем охлаждают на воздухе и приклеивают эпоксидным клеем к ropловине трубки диаметром 5-6 мм, из.готовленной из эпоксидной смолы, предварительно к нерабочей стороне таблетки крепят токоотвод (из медной проволоки). Корпус электрода, устойчивый к действию кислот и щелочей, может быть изготовлен из соответствующего материала, например, фторопласта. ,Для потенциометрических измерений в анализируемом растворе электрод используется в паре с электродом сравнения (хлорсеребряным или насыщенным каломельным электродом) . В качестве базового объекта, принят стеклянный электрод, широко используемый в практике и имеющий в качестве активного элемента тонкую стеклянную мембрану, потенциал которой зависит от кислотности растворов . Этот электрод может быть с успехом использован, для измерения рН от слабокислых до слабощелочных растворов, однако не может быть применим для измерения сильнокислых, особенно сильнощелочных растворов, в том числе содержащих фтористоводородную кислоту или кислые растворы фторидов.

Сравнительное изучение химической стойкости в кислых и щелочных средах предлагаемых электродов для потенциометрических измерений .известного состава и базового объекта проводилось путем погружения соот1056030

Материал активного элемента электрода

Количество ванадия, г/л

Диапазон водородной функции

Состав после 30-дневного выдерживания в

25%-ном растворе едкого натра после 25 дневного пребывания в 203-ной фтористоводородной кислоте

Предлагаемая мембрана электрода

На xVg0tt -ttF x (О (х 4 1) Предлагаемый

2,3 10

2.-10 .Ь

0,8-12,3 tttVbxF З-Зх (х = 0,25) 3 8 10

5, 3 10-4

6,3 10

3,5 10

3,1 10-4

1,1-12,4

2,5-10,3

23105

М 7ьОщ(и =Na,Li)

I Х

M-V1$30(M-= Ca, Sr )

Из вест ный

3,8 10

Не применим в растворах, содержащих

HF нли кислые фториды

Отсутствие водородной функции (перестает функционировать ) Перестает функционировать (поверхность активного элемента становится матовой) Стекло

Базовый объект

Составитель Т. Дамешек

Редактор Н. Лазаренко Техред И.Метелева Корректор A. Ильин

Заказ 9290/32. Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующих электродов на длительный промежуток времени в раствор фтористоводородной кислоты (20%) или едкого натра (30 ) ° По количеству ванадия в растворах после пребывания s них предлагаемого электрода и 5 известного и внешнему виду (наличия водородной. функции) базового объекта судят о химической стойкости предлагаемого электрода, известного и . базового объекта.

Результаты этих исследований

:!приведены в таблице и показывают, !

Из данных таблицы видно, что химическая стойкость электродов предлагаемой мембраны по сравнению с известной примерно на 2 порядка вьзае в растворах кислот (HF) и щелочей (Na0H) а предел измерения кислотности на 3 единицы pEl шире.

Изобретение позволяет измерять кислотность растворов, содержащих что электроды, имеющие в качестве активного элемента оксидно-фторидные ванадиевые бронзы, обладают большей химической стойкостью к кислотам и щелочам, чем известный и базовый объект. Приведенные примеры лабораторных испытаний показывают, что электроды являются более химически стойкими к кислотам и щелочам, обладают более широким диапазоном измерения кислотности (рН) растворов, чем электроды иэвестного состава. ! фтористоводородную кислоту или кислые фториды, и может быть использовано в производстве хладонов, фтористоводород ной кислоты, при корректировке состава электролитических ванн в гальваностегии, анализе сточных вод химических, нефтехимических предприятий, а также в гидрометаллургических процессах и агрохимии