Способ определения содержания катионов тяжелых металлов в воде

 

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа водных растворов и может применяться для контроля процессов водоподготовки, очистки производственных и бытовых сточных вод, в природоохранных целях. Цель изобретения - определение содержания катионов тяжелых металлов в присутствии органических примесей. Цель достигается тем, что потенциал адсорбции выбирают в интервале (-0,025) - (-0,035) В с выдержкой при нем 100 - 300 с, а перед измерительным импульсом электрод дополнительно выдерживают при потенциале 0,4±0,01 В в течение 1 - 3 с. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) . С 01 И 27./48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4610153/31-25 (22) 28.11.88 (46) 15.11.90. Бюл. 1> 42 (71) Институт электрохимии им. А. Н. Фрумкина, Институт медикобиологических проблем и Производственное геологическое объединение по региональному изучению геологического строения территории страны "Аэрогеология" (72) И. Б. Васильев, О. A. Хазова, А. A. Михайлова, В. А. Громыко, В. Б. Гайдадымов, И. И, Пискун, M. l0. Перфильева, И. В. Серебряков и Г. Д. Азаренкова (53) 546.253(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1155059 кл. G 01 N 27/48.

Багоцкий В. С. Основы электрохимии.

М.: Химия, 1988, с. 255.

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа водных растворов и может быть использовано для контроля процессов водоподготовки, очистки производственных и бытовых сточных нод, а также н природоохранных целях.

Цель изобретения — определение содержания катионов тяжелых металлов в присутствии органических примесей.

Сущность способа заключается в том, что для исключения влияния органических примесей на точность определения металлов в качестве потенциала адсорбции используют Е = -0,025 — 0,035В в отличие от Е = 0,03 - 0,05В в прототиÄÄSUÄÄ 1606923 А1

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДЕ (57) Изобретение относится к физикохимическим методам анализа водных растворов и может применяться.для контроля процессов водоподготовки, очист-. ки производственных и бытовых сточных вод, н природоохранных целях. Цель изобретения — определение содержания катионов тяжелых металлов в присутствии органических примесей. Цель достигается тем, что потенциал: адсорбции выбирают в интервале (-0,25) (-0,035) В с выдержкой при нем 100300 с, а перед измерительным импульсом электрод дополнительно выдерживают а при потенциале 0,4 + 0,01 В в течение

1 — 3 с. 4 табл.

Cb

СР пе. Проведение адсорбции при L ==

= -0,025-0,035В позволяет исключить адсорбцию органических примесей на электроде. Область потенциалов адсорбции органических примесей лежит йри

Е = 0,2-0,5В, однако, ряд примесей, присутствующих н водах, адсорбируются при более отрицательных потенциалах.

В частности, гуминовые кислоты, фульвокислоты, которые присутствуют прак- Ф" тически но .всех природных водах, адсорбируются на пластине при Е = +0,030,058 и будут определяться наряду с катионами тяжелых металлов, уменьшая, точность их определения. Если же использовать потенциал ап;сорбции1606923

0,025 - 0,0355, то, практически, никакие неорганические примеси не будут адсорбироваться, так как выцеляющийся водород будет этому препятствовать.

Способ опуществляют следующим образом.

В табл. 1 приведены данные о величинах адсорбции (О) катионов РЬ + ., 10

Hg, Cd + и различных органических веществ на платиновом электроде при различных потенциалах в 0,5 Н SO,, в которую добавлят пробу исследуемой воды. 15

На платиновый электрод после предварительной обработки накладывают потенциодинамический импульс в области потенциалов 0,0-0,4В служащий опор- . ным. Затем электроду навязывают по- 20 тенциал адсорбции в области -0,035 =

0,025 В и вьдерживают в течение 100300 с. Далее осуществляют перескок к

Е = 0,4В, при котором выдерживают в течение 1 -3 с и затем пропускают по- 25 тенциодинамический импульс в области

0,0-0,4В, являющийся измерительным.

По относительной разности количеств электричества, прошедшим через элект род во время опорного (Q1) и измери- 30 тельного (Q ) импульсов, определяют степень заполнения поверхности платинового электрода адсорбированными катионами:, 35

Зная 8, определяют объемнзе содержание катионов по формуле

9 = а. + b .11; Соьъемн (2)

Проверка способа осуществлялась методом добавок, что иллюстрируется 45 данными табл. 2.

ОШибка измерений не превышает 5%.

Далее проводились определения содержания тяжелых металлов в растворах, содержащих органические вещества - гуминовые H фульвокислоты предлагаемым способом и по прототипу.

Из табл. 2 видно, что при предлагаемом в способе потенциале адсорбции органические примеси вообще не адсорбируются на поверхности электрода, а катионы присутствуют в достаточном количестве. Однако при E = =0,025-0,035В на поверхности электрода вы-. деляется водород, который при перескоке к Е = 0,4В будет окисляться давая большой анодный трк, что при- водит к искажению измерительного импульса. В связи с этим перед наложением измерительного импульса электрод вьдерживается при Е = 0,4В в течение

1-3 с, которых достаточно для окисления накопившегося водорода и падения тока до нуля.

В табл. 3 приведены величины токов окисления водорода после вьдержки платинового электрода при Е = -0,03В в течение 300 с., При этом время вьдержки при Е = 0,4В зависит от времени вьдержки при потенциале адсорбции, при этом, чем больше эта выдержка, тем больше должно быть время вьдержки при Е = 0,4В. п л

Так, при ь = 100c,с во + — достаточно и

1 с, а при ь = о,ез= 300 с. Е = -0,03В и ., 4 и должно быть не менее 3 с. Вьдержка более 3 с нецелесообразна, так как уже могут адсорбираваться органические примеси и мешать определению содержания катионов, Измерения осуществляют в обычной электрохимической ячейке.

Пример 1. В электрохимическую ячейку с платиновым электродом наливали 20 мл 0,5N H SO@, содержащую

1,2 мг/rr Hg + +3,5 мг/л фульвокислоты

+ 10 мг/л гуминовых кислот. На элект— род подавали сложный потенциодинамический импульс, включающий в себя предварительную обработку, опорный и измерительный импульсы, потенциал адсорбции. Предобработку осуществляли путем наложения на электрод ряда прямоугольных импульсов с амплитудой

0,1-1,68 и длительностью 1-2 с в течение 100 с. Затем пропускали опорный импульс пилообразной формы с амплитудой 0,0-0,4В длительностью 0,10,01с с выдержкой перед ним 1-2 с.

Далее электрод выдерживали при Е =

= -О,ОЗВ в течение 300 с, осуществляли перескок к Е = 0,4В, при котором. ! электрод вьдерживали в течение 3 с, и пропускали измерительный импульс с амплитудой 0,0-0,4В длительностЬю

0,1-0,01с. По формулам (1) и (2) определяли содержание Hg + в исследуе-. мом растворе.

Пример 2. Проводили те же измерения, что и в примере 1 в раст- воре 0,5М Н $0 + 0,22 мг/л Pb +

+ 3,5 мг/л фульвокислоты + 10 мг/л

Таблица 1

Сс! иновая львоки

= 0,00

C=10M лота, 06 г/л

-0,04 0,67

01035 Оэбб

-0,03 0,67

-0,025 0,65

-0,02 0,66

-0,01 0,63

0,0 0,65

О, t 0,65

0,4 0 65

0,8 0,4

0,82

0,81

0,82

0,8

0,82

0,83

0,81

0,8

0,8

0,7

0,7

0,71

0,75

0,7

0,71

0,72

0,73

0,72

0,7

0 6

0,08

0,15

0,28

0,52

0,3

0 05

0,12

0,23

0 55

0 05.

0,25

0 55

0,2

Таблица 2

Введ осительная ошибка, Ж

I 7 мг!!g2+

Pb Сс!

2,1 10 1,4 10

2,9.10 6,8 10 .-Ъ 2

3, t 0 3, ° 10

1,5 ° tO

7 ° 10

10 5

2,85 10 3,3

4,78 10 3

3 ° 10

3 -10

2 10

3 ° 10

5 5,5

3,3 5

3 10

3 ° 10

3 4,4

5

0,3

0,0

О О

0 5

2

5 160692 гуминовых кислот, и определяли содержание Рог4 .

°

Пример 3. Проводили те же операции, что и в примере 1 в растворе 0,5М Н 804 + 2,5 мг/л СсР+

+3,5 мг/л фульвокислоты +10 мг/л гуминовых кислот, и определяли содержание СсР+ .

Результаты определения содержания

Н8г+, Pb2 Сс!г+ предлагаемым способом и способом-прототипом приведены в табл, 4.

Предлагаемый способ (в отличие от способа-прототипа) позволяет определять с большой точностью содержание катионов тяжелых металлов в присутствии органических примесей, при этом сохраняется простбта и высокая экспрессность метода. 20

1Формула изобретения

Способ определения содержания ка - тионов тяжелых металлов в воде путем

3 6 наложения на измерительный платиновый электрод ряда прямоугольных импульсов с амплитудой 0,1-1 6Â и длительностью

1-2 с, опорного импульса пилообразной формы с амплитудой 0,0-0,4В, длитель ностью 0,1-0,01 с с вьдержкой перед ним 1-2 с и после вьдержки при потен- циале адсорбции измерительного импульс са и определения содержания тяжелых металлов по относительной разности количеств электричества, измеренных за время прохождения опорного и измерительного импульсов, о т л и ч аю ц и и с я тем, что, с целью определения содержания катионов тяжелых металлов в присутствии органических примесей, потенциал адсорбции выбирают в диапазаче (-0,025)-(-0,035)B с выдержкой при нем 100-300 с, а перед измерительным импульсом электрод abr» держивают дополнительно в течение 13 с при потенциале 0,4+0,01 В.

1606923

Таблица 4

0,9

О, 19

13 (Я 2Ф

2,1

Составитель Т. Николаева

Редактор А. Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцова Заказ 3548 Тираж 519 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Hg +

РЬ +

1э15 . 0i21

2,6

4,8