Способ определения осмия инверсионно-вольтамперометрическим методом в природном и техногенном сырье на графитовом электроде, модифицированном золотом



Способ определения осмия инверсионно-вольтамперометрическим методом в природном и техногенном сырье на графитовом электроде, модифицированном золотом
Способ определения осмия инверсионно-вольтамперометрическим методом в природном и техногенном сырье на графитовом электроде, модифицированном золотом

 


Владельцы патента RU 2490624:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение направлено на определение ионов осмия (VIII) инверсионно-вольтамперометрическим (ИВ) методом в природном и техногенном сырье и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения осмия инверсионно-вольтамперометрическим методом в природном и техногенном сырье, на графитовом электроде, модифицированном золотом, заключается в том, что ионы осмия (VIII) переводят из пробы в раствор и проводят вольтамерометрическое определение. Согласно изобретению накопление ионов осмия (VIII) проводят на графитовых электродах, модифицированных золотом, в течение 60-120 с последующей регистрацией пиков селективного электроокисления осмия с поверхности рабочего электрода, при скорости развертки потенциала 80 мВ/с, потенциале электролиза -1,0 В, на фоне 0,1 М H2SO4, концентрацию определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний и увеличить интервал определяемых содержаний осмия (VIII) по пикам селективного электроокисления осмия с поверхности золото-графитового электрода методом ИВ. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к анализу объектов природного и техногенного происхождения методом инверсионной вольтамперометрии для определения ионов осмия на графитовом электроде, модифицированном золотом.

Известна методика определения осмия, где катодом служил платиновый микродисковый электрод, анод - насыщенный каломельный электрод или платиновая пластина с большой поверхностью (500 мм2). Перемешивание раствора проводили за счет вращения электрода. Оптимальной концентрацией фонового электролита был выбран 1М NaOH. Определяемая концентрация составила 1·10-4-1·10-2 моль/л. Потенциалы волн, по которым проводили определения, составили 0,08 В и -0,56 В [Бардин М.Б., Гончаренко В.П. Исследование полярографического поведения осмия на платиновом микродисковом электроде // Журнал физической химии. 1964. Т.38. №11. С.2626-2632]. Недостатком методики является использование микродискового платинового электрода, сложного в изготовлении, и соответственно стоимость значительно увеличивается при использовании в качестве материала дорогостоящего металла. Низкая чувствительность определяемых содержаний осмия.

Известен метод определения осмия с применением переменно-токовой полярографии (вектор-полярография). Определяли 1·10-3-1·10-1 мкг/мл Os (5·10-5-5·10-3 моль/л). Рабочим электродом использовался ртутный, а электродом сравнения насыщенный каломельный. В качестве рабочего фонового электролита в ходе экспериментальных исследований был выбран раствор Ca(OH)2 1:2. Накопление проводили 20 минут для COs=n·10-3 мкг/мл развертку проводили от -0,05 до -0,7 В. Потенциал накопления, использованный при электроконцентрировании осмия, составлял -0,05 В, потенциал пика волны -Еп=-0,44 В [Жирова В.В., Жиров К.К., Кравченко Э.В., Гавриленко В.В. Вектор-полярографическое определение микрограммовых количеств осмия // Журнал аналитической химии. 1969. Т.24. №9. С.1381-1385]. Недостатком метода является заметное влияние меди и свинца, подавляющих пик осмия. Длительность времени накопления, что ограничивает в анализе потоковых проб. Использование металлической ртути, являющейся веществом 1-го класса опасности. Низкая чувствительность определяемых содержаний осмия.

Известен метод определения осмия, где использовали в качестве рабочего электрода платиновый микродисковый или графитовый электроды, а электродом сравнения служил насыщенный каломельный электрод. Используя метод инверсионной вольтамперометрии, можно определить 10-7-10-6 М осмия на фонах 0,1 М KCl, 0,1 М KCl+KOH, 0,1 М KCl+0,1 М Na2S2O3 [Бардин М.Б., Гончаренко В.П., Болоцкая Ф.З. Определение малых количеств осмия методом пленочной вольтамперометрии // Журнал аналитической химии. 1970. Т.25. №11. С.2160-2166]. Недостатком методики является использование микродискового платинового электрода, сложного в изготовлении, и соответственно стоимость значительно увеличивается при использовании в качестве материала дорогостоящего металла. Низкая чувствительность определяемых содержаний осмия.

Для вектор-полярографического метода определения осмия была разработана методика [Бардин М.Б., Гончаренко В.П. Новые возможности использования твердых электродов при полярографическом определении осмия // Инструментальные методы анализа благородных металлов. М.: Цветметинформация. 1967. С.9-17] (прототип). В данном методе в качестве катода использовали золотой микродисковый электрод. Анодом служила платиновая пластина с большой поверхностью. Преимуществом вектор-полярографии считается отсутствие характерной полярограммы растворенного кислорода. При изучении растворов осмия (VIII) количественную оценку проводили по пику Еп=-0,6 В. Поляризацию электрода вели от +0,4 до - 0,7 В. На золотом электроде в отличие от платинового наблюдается хорошая воспроизводимость результатов. Фон варьировался от 0,1 до 10 н. щелочи. Высоты всех пиков осмия прямо пропорциональны его содержанию в растворе и могут быть использованы для количественного определения в пределах концентраций 10-4-10-5 М (20-2 мг/л). Недостатком метода является использование микродискового золотого электрода, сложного в изготовлении, и соответственно стоимость значительно увеличивается при использовании в качестве материала дорогостоящего металла. Низкая чувствительность определяемых содержаний осмия.

В работе была поставлена задача снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний и увеличить интервал определяемых содержаний осмия (VIII) по пикам селективного электроокисления осмия с поверхности золотографитового электрода методом ИВ.

Поставленная задача достигается тем, что проводят электроконцентрирование ионов осмия (VIII), на поверхность ГЭ электрохимическим способом, модифицированную ионами золота (III), концентрируя в перемешиваемом растворе в течение 60-120 с при потенциале электролиза Еэ=-1,0 В на фоне 0,1 М H2SO4 с последующей регистрацией анодных пиков при линейном изменении потенциала со скоростью 80 мВ/с. Концентрацию ионов осмия (VIII) определяют по высоте анодного пика на вольтамперной кривой, снятой в диапазоне потенциалов от +0,30 до +0,60 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода (нас.х.э.). Новым в способе является то, что для получения полезного сигнала, зависящего от концентрации осмия (VIII), используется процесс селективного электроокисления осмия с поверхности золотой пленки.

В предлагаемом способе впервые установлена способность осадка осмия окисляться с золотой пленки предварительно электрохимическим способом сконцентрированной на ГЭ. В качестве индикаторного электрода применяли ГЭ (в прототипе применяли микродисковый золотой электрод). Использование таких электродов обусловлено высокой химической и электрохимической устойчивостью графита, широкой областью рабочих потенциалов, а также простотой механического обновления поверхности и требованиями техники безопасности. Стоимость изготовления графитовых электродов во много раз дешевле.

Предлагаемый в заявляемом изобретении фон 0,1 М H2SO4 позволяет определять низкие содержания ионов осмия (VIII) с хорошей воспроизводимостью. Нижняя граница определяемых содержаний по данному методу составила 1·10-6 моль/дм3 (в прототипе она 1·10-5 моль/дм3).

Результаты определения осмия (VIII) на графитовом электроде, модифицированном золотом, приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, максимальная погрешность измерений в стандартных образцах составляет ~35%. Расчет определяемых концентраций осмия проводится по методу «Введено-найдено».

На фиг.1 представлены вольтамперные кривые электроокисления осадка осмия с поверхности рабочего электрода. Кривая 1 - фон 0,1 М H2SO4, кривая 2 - COs+8=0,01 мг/л, кривая 3- COs+8=0,02 мг/л.

Таким образом, установленные условия впервые позволили количественно определять содержание ионов осмия (VIII) на поверхность ГЭ электрохимическим способом модифицированного ионами золота (III), на основе селективного электроокисления осмия, полученного на стадии предварительного электроконцентрирования (фиг.2).

Предлагаемый вольтамперометрический способ позволил существенно улучшить метрологические характеристики анализа осмия (VIII); повысить чувствительность определения (1·10-6 моль/дм3), что на порядок ниже по сравнению с прототипом, время анализа не превышает 120 с.

Примеры конкретного выполнения:

Пример 1. Измерения были проведены на модельном растворе (фиг.1).

10 мл 1 М HCl фонового электролита помещают в кварцевый стаканчик. В фоновый электролит вносят стандартный раствор ионов золота (III) концентрацией 100 мг/дм3 объемом 0,1 мл и проводят электрохимическое концентрирование. После нанесения пленки состоящей из металлического золота, электроды вынимают из раствора, ополаскивают и помещают в фоновый электролит, где будет проводиться определение ионов осмия (VIII).

10 мл 0,1 М H2SO4 фонового электролита помещают в кварцевый стаканчик. Не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора на ГЭ модифицированным золотом при условии: Еэ=-1,0 В, τэ=120 с. Снимают фоновую вольтамперную кривую электроокисления при скорости развертки 80 мВ/с, начиная с потенциала +0,1 В до потенциала +0,7 В. Отсутствие пиков свидетельствует о чистоте фона. Затем добавляют 0,02 мл аттестованного раствора ионов осмия (VIII) концентрацией 1 мг/дм3 и проводят электрохимическое концентрирование осадка при аналогичных условиях. Регистрируют вольтамперную кривую селективного электроокисления осмия с поверхности ГЭ модифицированного золотом с пиком в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В (относительно нас. х.э.).

Вводят в анализируемый раствор добавку 0,02 мл аттестованного раствора ионов осмия (VIII) концентрацией 1 мг/дм3 и снова регистрируют аналитический сигнал. По разнице высот анодных пиков селективного электроокисления осмия с поверхности рабочего электрода, вычисляют концентрацию ионов осмия (VIII) в растворе.

Пример 2. Измерения были проведены в стандартном образце (табл.1).

1 г стандартного образца сплавляют с Na2O2 1 час при температуре 650°С в муфельной печи. После охлаждения плава его растворяют в воде и количественно переносят в перегонную колбу. После нейтрализации раствора в колбе концентрированной серной кислотой проводят нагревание до температуре 120°С и отгоняют пары тетраоксида осмия.

В стаканчик вносят 10 мл 1 М HCl фонового электролита добавляют стандартный раствор ионов золота (III) концентрацией 100 мг/дм3 объемом 0,1 мл и проводят электрохимическое концентрирование. После нанесения пленки состоящей из металлического золота, электроды вынимают из раствора, ополаскивают и помещают в фоновый электролит, где проводиться определение ионов осмия (VIII).

Проводят проверку электродов на чистоту. 10 мл 0,1 М H2SO4 фонового электролита помещают в кварцевый стаканчик. Не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора на ГЭ модифицированным золотом при условии: Еэ=-1,0 В, τэ=120 с. Снимают фоновую вольтамперную кривую электроокисления при скорости развертки 80 мВ/с, начиная с потенциала +0,1 В до потенциала +0,7 В. Отсутствие пиков свидетельствует о чистоте фона. В фоновый электролит добавляют аликвотную часть раствора полученного после отгонки тетраоксида осмия, и, не прекращая перемешивания, проводят электролиз на модифицированном золотом ГЭ раствора при аналогичных условиях. Регистрируют вольтамперную кривую селективного электроокисления осмия с поверхности ГЭ модифицированного золотом с пиком в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В (относительно нас. х.э.).

Вводят в анализируемый раствор добавку 0,02 мл аттестованного раствора ионов осмия (VIII) концентрацией 1 мг/дм3 и снова регистрируют аналитический сигнал. По разнице высот анодных пиков селективного электроокисления осмия с поверхности рабочего электрода, вычисляют концентрацию ионов осмия (VIII) в растворе.

Таким образом, впервые установлена способность количественного анализа осмия по пикам селективного электроокисления осмия с поверхности ГЭ модифицированного золотом.

Предложенный способ прост, не используется ртуть из-за ее отрицательного физиологического действия. Способ может быть применен в любой химической лаборатории, имеющей компьютеризированные анализаторы типа СТА, ТА. Предложенный способ может быть использован для определения содержаний осмия в геологических объектах.

Способ определения осмия инверсионно-вольтамперометрическим методом в природном и техногенном сырье на графитовом электроде модифицированном золотом.

Таблица 1
Объект исследования (руда) Содержание Os в руде, г/т Найдено Os, г/т Sr, (t0,95) n=5
ШТ-1 ГСО №2532-83 0,17±0,05 0,132±0,046 0,001
ВП-2 ГСО №927-86 0,017±0,005 0,013±0,003 0,017

Способ определения осмия инверсионно-вольтамперометрическим методом в природном и техногенном сырье на графитовом электроде, модифицированном золотом, заключающийся в том, что ионы осмия (VIII) переводят из пробы в раствор и проводят вольтамерометрическое определение, отличающийся тем, что проводят накопление ионов осмия (VIII) на графитовых электродах, модифицированных золотом, в течение 60-120 с последующей регистрацией пиков селективного электроокисления осмия с поверхности рабочего электрода, при скорости развертки потенциала 80 мВ/с, потенциале электролиза -1,0 В, на фоне 0,1 М Н2SO4, концентрацию определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В методом добавок аттестованных смесей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вольтамперометрическому анализу, а именно к способу удаления кислорода из фоновых растворов для вольтамперометрического анализа. .

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к анализу объектов природного и техногенного происхождения методом инверсионной вольтамперометрии для определения ионов осмия, и может быть использовано для его определения в присутствии растворенного кислорода в объектах природного и техногенного происхождения.
Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов. .

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов, и может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке в случае анализа руд и рудных концентратов методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах, технических сливах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВА).

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в фармакокинетических исследованиях, для контроля биологически активных добавок, в пищевой промышленности для определения фальсификации.

Изобретение относится к экстракционно-вольтамперометрическому способу определения цинка, кадмия, свинца и меди, позволяющего осуществлять поэлементный мониторинг природных вод и водных экосистем.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах, технических сливах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).

Изобретение относится к способам анализа многокомпонентных растворов в широком диапазоне концентраций, может использоваться в промышленности при анализе технологических растворов и сточных вод, при экологическом мониторинге водных сред, анализе пищевых продуктов и биологических материалов, а также в амперометрическом анализе, амперометрических детекторах в хроматографии и амперометрических сенсорах.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в гидрогеологии, изысканиях в случае анализа вод различного происхождения

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ)

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в различных геологических изысканиях в случае анализа вод различного происхождения (родники, геотермальные источники, смывы хвостов обогащения), а также технологических сливов концентраций ионов таллия методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Способ определения таллия в водных растворах или технологических сливах методом инверсионной вольтамперометрии заключается в том, что таллий (III) переводят в таллий (I) в растворе и проводят вольтамперометрическое определение. Согласно изобретению проводят накопление ионов таллия на графитовом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов платины (IV) в течение 60-120 секунд с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления таллия из интерметаллического соединения PtxTly при скорости развертки потенциала 50-100 мВ/с при потенциалах электролиза минус 1,0 В, а затем при минус 0,6 В на фоновом электролите 1 М HCl, концентрацию ионов таллия определяют по высоте анодного пика таллия на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от 0,6 до 0,9 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел определяемых содержаний таллия (I) по пику электроокисления таллия из интерметаллического соединения PtxTly, полученного после электроконцентрирования бинарного осадка платина-таллий на графитовом электроде методом ИВ. 2 пр., 2 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения таллия в водных растворах методом хронопотенциометрии заключается том, что таллий (I) переводят в растворе в гидроокисное соединение и проводят хронопотенциометрическое определение, при этом проводят определение ионов таллия (I) на импрегнированном графитовом электроде в перемешиваемом растворе при контролируемом потенциале плюс 0,8 B и регистрации отклика на фоновом электролите 0,1М NaOH относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает определение таллия в водных растворах методом хронопотенциометрии. 2 ил., 2 пр., 1 табл.

Изобретение может быть использовано в различных геологических разработках при поиске и разведке в случае анализа руд, рудных концентратов и пород. Способ определения платины в рудах по пику селективного электроокисления Cu из интерметаллического соединения PtxCuy методом инверсионной вольтамперометрии заключается в том, что платину (IV или II) переводят из пробы в раствор, проводят накопление платины на сажевом или углеситалловом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов меди (II) в течение 50-100 с при потенциалах электролиза - 0,62 B с последующей регистрацией пиков селективного электроокисления меди из интерметаллического соединения PtxCuy при скорости развертки потенциала 50-150 мВ/с на фоновом электролите 0,1-1 М HCl, концентрацию ионов платины определяют по высоте пика меди на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от -0,3 до -0,1 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снижения предела и нижней границы определяемых содержаний платины (IV). 2 пр., 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Способ определения родия в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пику селективного электроокисления меди из RhxCuy согласно изобретению заключается в том, что родий (III) в растворе переводят в хлоридный комплекс и проводят вольтамперометрическое определение, при этом накопление ионов родия на сажевом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов меди (II) проводят в течение 60-120 секунд с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления меди из интерметаллического соединения RhxCuy при скорости развертки потенциала 60-100 мВ/с при потенциалах электролиза минус 0,8 В на фоновом электролите 1 М HCl, а концентрацию ионов родия определяют по высоте анодного пика меди на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от 0,1 до 0,2 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний родия (III) по пику электроокисления меди из интерметаллического соединения RhxCuy. 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к электроаналитической химии. В способе определения глутатиона в модельных водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде согласно изобретению проводят модифицирование графитовых электродов коллоидными частицами золота из золя золота в течение 300 с при потенциале электронакопления -1,0 В с последующей регистрацией обратных максимумов электроокисления глутатиона на катодной кривой при скорости развертки потенциала 100 мВ/с на фоне 0,1 М раствора NaOH в диапазоне потенциалов от -1,0 до 1,0 В, концентрацию глутатиона определяют по величине обратных максимумов вольтамперных кривых в диапазоне потенциалов от минус 0,20 до плюс 0,10 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Техническим результатом изобретения является разработка более чувствительного способа определения глутатиона в модельных водных растворах методом циклической вольтамперометрии. 2 пр., 2 табл., 2 ил.

Изобретение направлено на определение рения в породах и рудах кинетическим инверсионно-вольтамперометрическим методом и может быть использовано в различных производственных отраслях для определения содержания в растворах концентраций различных ионов металлов. Способ согласно изобретению включает определение рения на фоне 0,1 М H2SO4 с добавлением 0,03 мл 30% H2O2 методом кинетической инверсионной вольтамперометрии, при котором производится электроконцентрирование рения на ртутно-пленочном электроде с последующей регистрацией катодных пиков, съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 100 мВ/с, при этом концентрацию определяют по высоте катодного пика в диапазоне потенциалов от 0,0 до 0,20 В методом добавок аттестованных смесей. Изобретение позволяет исключить использование сильно токсичных материалов при определении ионов рения (VII), а также обеспечивает повышенную точность, разрешающую способность и экспрессность определения. 1 пр., 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области аналитической химии. Способ вольтамперометрического определения наночастиц Fe2O3 на угольно-пастовом электроде согласно изобретению включает электрохимическое превращение наночастиц Fe2O3 на угольно-пастовом электроде в фоновом электролите - 0,02 моль/дм3 раствор трилон Б (рН 3 - 4) при потенциале электролиза (-0,12±0,01)В, относительно хлоридсеребряного электрода, с последующей регистрацией анодного пика в постояннотоковом режиме регистрации вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 80 - 90 мВ/с, при этом концентрацию Fe2O3 определяют по высоте анодного пика в диапазоне потенциалов (-0,12±0,01)В. Изобретение обеспечивает возможность получения аналитического сигнала электропревращений наночастиц Fe2O3, позволяющего в свою очередь проводить идентификацию и количественное определение наночастиц Fe2O3 на угольно-пастовом электроде методом вольтамперометрии. 3 ил., 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области количественного определения аскорбата кальция в БАД с целью контроля качества выпускаемых на рынок биологически активных добавок. Способ определения аскорбата кальция в биологически активных добавках включает стадию пробоподготовки и вольтамперометрическое определение. Согласно изобретению проводят анодную вольтамперометрию на индикаторном стеклоуглеродном электроде при потенциале +0,32 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода на фоне хлористого калия 0,1 моль/дм3 при постояннотоковой форме развертки потенциала со скоростью 30 мВ/с с областью определяемых содержаний аскорбата кальция от 1,5·10-5 до 6,7·10-4 моль/дм3. Изобретение обеспечивает возможность эффективного чувствительного и экспрессностного определения аскорбата кальция в БАД методом вольтамперометрии. 1 табл., 2 ил., 1 пр.
Наверх