Способ определения концентрации азотной и фтористоводородной кислот в растворах травления

 

Изобретение относится к методам анализачрастворов травления на основе фтористоводородной кислоты и может быть использовано для,корректировки этих растворов в ходе технологических процессов. Цель - раздельное определение азотной и фтористоводородной кислот в растворах травлеккя, повышение точности определения. Используется способ, основанный на потенциометрическом титровании анализируемой пробы в водно-ацетоновой с содержанием ацетона 60-75 об.% стандартным раствором щелочи с помощью двух измерительных жидкостных рН-электродов с целлюлозной полупроницаемой перего- , родкой и следующим составом мембраны, мас.%: четыреххлористый углерод 82,6- 92,1; нитробензол 7,7-15,6; перенос-, чик 0,1-1,0; жидкий катионйт 0,1-0,8, где в качестве переносчика применяют Ы,К-диоктиланилин или трис-(децил) § амин, при этом, азотную кислоту определяют с помощью электрода на основе Н,Н-диоктиланилина, сумму азотной и фтористоводородной кислот определяют с помощью электрода на основе трис- (децил)амина, а концентрацию фтористоводородной кислоты находят по разности объемов титрантов. Относительная ошибка при определении по данно- || му способу не превьппает 3,0%. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4152909/31-25 (22) 28,09.86 (46) 30.09,88. Бюл, М 36 (71) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им. В.И.Ленина (72) В.В.Егоров, Я.Ф.Лущик, Г.Л.Старобинец, Т.А.Савицкая и Д.Д.Гриншпан (53) 543.257,1(088,8) (56 ) Патент. Японии 11 58-27864, кл, G 01 N 27/30, 1983, Всесоюзн. научно-технич. конференция "Аналитическое приборостроение, методы и приборы для анализа жидких сред": Тезисы докладов, разд,"Электрохимия", Тбилиси, 1986, с. 108, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

АЗОТНОЙ И ФТОРИСТОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТ

В РАСТВОРАХ ТРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к методам анализа растворов травления на основе фтористоводородной кислоты и может быть использовано для корректировки этих растворов в ходе технологических процессов. Цель — раздельное опреде„„SU„„1427277 A 1 ление азотной и фтористоводородной кислот в растворах травления, повышение точности определения. Используется способ, основанный на потенциометрическом титровании анализируемой пробы в водно-ацетоновой смеси с содержанием ацетона 60-75 об,7, стандартным раствором щелочи с помощью двух изме- рительных жидкостных рН-электродов с целлюлозной полупроницаемой перегородкой и следующим составом мембраны, мас.Е: четыреххлористый углерод 82,692,1; нитробензол 7,7-15,6; перенос-. чик О,l-l 0; жидкий катионит 0,1-0,8, где в качестве переносчика применяют

N,N-диоктиланилин или трис-(децил) амин, при этом, азотную кислоту определяют с помощью электрода на основе

N,N-диоктиланилина, сумму азотной и фтористоводородной кислот определяют с помощью электрода на основе трис(децил)амина, а концентрацию фтористоводородной кислоты находят по разности объемов титрантов. Относительная ошибка при определении по данно-; му способу не превышает З,ОХ,, М

1427277 (v, )т, looo

С нов

Ъ аП где Vq — объем титранта, пошедший на титрование HN03, мл;

V — объем титранта, израсходованный на титрование суммы кислот, мп;

Т,-0,0126 — титр точно 0,2 н, раствора гидроксида натрия по азотной кислоте, гlмл;

Изобретение относится к методам анализа растворов травления на ocHQве фтористоводородной кислоты и может быть использовано для корректировки этих растворов в ходе технологических процессов.

Цель изобретения — повышение точности определейия.

Пример. Отбирают пробу раст- 10 вора травления объемом 1,0 мп, содержащего 63,1 г/л HNO и 32,9 г/л .HF, помещают ее в пластмассовый ста- канчик емкостью 100 мл, разбавляют в,50 раз смесью, содержащей 60 об,7 15 ф ацетона, и титруют в присутствии двух жидкостных рН-электродов, подключенных к иономеру ЭВ-74 через коммутатор, 0,2 н, раствором гидроксида натрия. Разность потенциалов после очередной порции титранта регистрируют параллельно для обоих электродов. В качестве электрода сравнения используют проточный хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1МЗ, стеклянный корпус которого покрыт защитным слоем парафина (фтористоводородная кислота реагирует со стеклом) полностью, за исключением непосредственно жидкостного соединения. После проведения измерений строят кривые потенциометрического титрования раствора травления. Используя кривую для электрода на основе N,N-диоктиланилина, находят объем титранта израсходованный на титрование азотной кислоты, объем титрана, пошедший на титрование сум" мы кислот, определяют по кривой титрования для электрода на основе трис(децил)амина, а объем титранта за- 40 траченный на титрование фтористоводородной кислоты, определяют по разности первых двух объемов. Расчет концентраций азотной и фтористоводородной кислот в г/л проводят по форму- 45 лам:

v„T„ l ooo

С ямо

«

Т -0,004 — титр точно 0,2 н. раствора гидроксида натрия по . фтористоводородной кислоте, г/мл;

V« — объем аликвоты раствора травления, взятой для анализа, мп.

Найдено, г/л: HN03 63,2; HF 32,7, Мембраны жидкостных электродов готовят растворением соответствующего переносчика (N,N-пиоктиланилина или трис-(децил)амина) и жидкого катионита (триоктилоксибензол- или динонилнафталин-сульфокислоты) в смеси четыреххлористого углерода с нитробензолом, Использование мембран с содержанием электродно-активных веществ,1,переносчика и жидкого катионита) ниже

О, 1 мас, Х нецелесо образ но из-з а уменьшения времени жизни электродов.

При содержании переносчика и жидкого катионита свыше 1,0 и 0,8 мас.Х соответственнб снижается величина скачков на кривых титрования, что ухудшает раститровывание кислот и,следовательно, ухудшает точность определеHHH °

Для нормальной работы электрода мембрана должна содержать жидкий катионит в количествах, субэквивалентных по отношению к количеству нейтрального переносчика. При более высоких содержаниях жидкого катионита происходит потеря селективности Н—

ИСЭ к ионам водорода в присутствии щелочных металлов. С другой стороны, при более низких содержаниях жидкого катионита снижается наклон электродной функции и уменьшается диапазон функционирования ИСЭ в кислых средах, Таким образом, содержание жидкого катионита в мембране задается содержанием нейтрального переносчика. При выходе содержания жидкого катионита эа указанные выше пределы как в большую, так и в меньшую сторону сужается диапазон функционирования ИСЭ, что приводит к уменьшению скачков потенциала в процессе титрования и к снижению точности определения. Уменьшение содержания нейтрального переносчика в мембране ниже 0,1 мас,X приводит к уменьшению рабочего реI сурса электрода, при увеличении свыше 1 мас.Е снижаются скачки потенциала на кривых тйтрования, т.е. ухудшается точность определения, 1427277

Выбор СС1А обусловлен его высокой плотностью (жидкая мембрана должна быть тяжелее внутреннего раствора . сравнения ) и низкой экстрагирующей способностью (в противном случае резко сужается диапазон функционирования ИСЭ). Выбор нитробензола в качестве второго компонента обусловлен

его высокой плотность и диэлектричес- 10 кой проницаемостью. Несмотря на то, что нитробензол обладает сравнительно низкой сольватирующей способностью (по сравнению, например, со спиртами), он является гораздо более .сильным экстрагентом по сравнению с СС1д и при высоких содержаниях нитробензола диапазон функционирования ИСЭ значительно сужается, что приводит к уменьшению величины скачков потенци- 20 ала на кривых титрования и снижению точности определения. При очень низких содержаниях нитробензола мембраны не работают вследствие высокого сопротивления. Оптимальное содержание нитробензола находится в пределах 7 7 15 6 мас. . (10-20 об, .).

При содержании нитробензола ниже

7,7 мас. увеличивается сопротивле. ние мембраны электрода, что сказыва- ЭО ется на ухудшении стабильности потенциала электрода и точности определений. При содержании нитробензола выше 15,6 мас. снижается величина скачков на кривых тигрования и ухудшает- 35 ся раститровывание азотной и фтористоводородной кислот, При выборе ацетона из всего многообразия апротонных растворителей во внимание принимались смешиваемость 4п его с водой, поскольку анализируемая смесь представляет собой водный раствор.(метилэтилкетон, как и ацетон, являются апротонным растворителем и относится к тому же классу веществ, 45

t6óôåð рН=2,71 1"мембрана ) Исследуемый, KCl Kcj 0,01 M р-р /нас/ буфер рН=7,1) Мембрана ) Исследуемый КС1

1КС1 0,01. М 1 р"р, /нас/

Формула изобретения

В элементе (I) используют мембра.ну на основе И,N-диоктиланилина, в элементе (ХТ) — на основе трис-(дедил) амина.

Использование предлагаемого способа определение концентрации азотной и фтористоводородной кислот в однако не может быть использован в данных целях, поскольку ограниченно смешивает ся с водой ); отсут ствие способных титроваться кислотных или основных приме сей; до ступность, низкая стоимость, низкая токсичность.

При выборе оптимального соотношения вода - ацетон руководствовались экспериментальными данными по влиянию этого параметра на точность результатов определения. Как при низких, так и при очень высоких (свыше

7S об. ) содержаниях ацетона точность определения снижается.

Анализ кривых титрования позвол ет сделать следующие предположения.

В области низких содержаний ацетона не происходит достаточной дифференциации силы кислот, Поэтому, несмотря на то, что скачок потенциала достаточно высокий, кривая титрования пологая, т.е. скачок "смазан .

Это отражается на точности анализа, В области очень высоких концентраций ацетона происходит уменьшение скачка потенциапа. Возможно это связано с сужением диапазона функционирования электродов в неводных растворах, При содержании ацетона ниже 60 и выше 75 об.% в водноацетоновой смеси, в которой проводится титрование анализируемой пробы, снижается точность определений азотной и фтористоводородной кислот.

Конструкция жидкостных рН-электродов предусматривает наличие целлюлозной перегородки, отделяющей жидкую мембрану от исследуемого раствора и предохраняющей ее от отрицательного воздействия растворителя (ацетона).

В ходе проведения анализа применяют гальванические элементы: растворах травления позволяет увели чить точность измерения.

Способ определения концентрации азотной и фтористоводородной кислот

1427277

82,6-92, 1

7, 7-15,6

Составитель М. Вишневский

Техред М. Ходанич

Корректор С,Черни

Редактор И.Рыбченко

Заказ 4847/40 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 в растворах травления, включающий потенциометрические измерения с помощью мембранных жидкостных электродов на основе N N-диоктиланилина и трис5 (децил) амина с полупроницаемой целлюлозной пленкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точностии определ ения, используют электроды со следующим составом мембраны, 10 мас.7.:

Четыреххлористый углерод

Нитробенэол

Переносчик О, 1-1,0

Жидкий катионит 0,1-0,8 а измерения проводят в режиме потенциометрического титрования в водноацетоновой смеси с содержанием ацетона 60-75 об.7., при этом азотную кислоту определяют с помощью электрода на основе N,N-диоктиланилина, сумму азотной и фтористоводородной кислот определяют с помощью электрода на основе трис-(децил)амина, а концентрацию фтористоводородной кислоты находят Ilo разности объемов титрантов,