Способ определения концентрации азотной кислоты в водных растворах

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е „ 773487

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.10.78 (21) 2673830/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 N 27/78

Гасударственный комитет (53) УДК 539.143..43 (088.8) Опубликовано 23.10.80. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.80. по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. А. Глебов, Ю. Д. Князев и М. Ф. Тихонов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

АЗОТНОИ КИСЛОТЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

Изобретение относится к ядерно-физическим методам контроля состава вещества и может быть использовано для лабораторного контроля концентрации азотной кислоты в различных технологических растворах.

Известны химические способы определения концентрации азотной кислоты, например алкалиметрическое титрование (1).

Эти способы дают хорошие результаты только при отсутствии посторонних ионов.

Примеси легкогидролизующихся, в особенности многозарядных ионов, например железо (1!1), цирконий (IV), торий (IV), уран (IV) и др, существенно уменьшают точность и чувствительность метода определения концентрации кислоты. Для снижения мешающего действия этих ионов используют либо маскирование, либо отделение этих ионов, что осложняет метод и увеличивает длительность анализа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения концентрации азотной кислоты в водных растворах, заключающийся в введении в раствор солей ванадила и измерении времени протонной магнитной релаксации (2).

Однако способ пригоден для определения концентрации кислоты только в двухкомпонентных систем ах вода-кислота, поскольку прису- ствие других компонентов, например парамагнитных примесей, сказывается на значениях измеряемых времен релаксации и резко снижает точность измерений. Кроме того, чувствительность этого способа значительно ухудшается при концентрациях кислоты выше 7 — 7,5 моль/л.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности определения концентрации азотной кислоты в присутствии солей металлов.

Цель достигается тем, что в способе определения концентрации азотной кислоты в водных растворах, заключающемся во введении в раствор солей ванадила и измерении времени протонной магнитной релаксации, дополнительно проводят измерение времени протонной магнитной релаксации до введения солей ванадила при температуре раствора 0 — 75 С .и определяют концентрацию по градуировочной зависимости отношения разностей обратных значений времен протонной магнитной релаксации, из773487

Формула изобретения (3) ss

Деление разностей (Т а — - Т ао) и (Т вЂ” Т|о) исключает необходимость определения точной концентрации вводимой соли ванадила и, следовательно, необходимость отбора аликвоты анализируемого раствора.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена зависимость величины 7 от концентрации азотной кислоты при 0- — 75 C.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый раствор помещают в чувст- 45 внтельный элемент ядерно-магнитного резонансного (ЯМР) спектрометра. Измеряют времена протонной магнитной релаксации

Т i о, Т ао, лобавляют соли ванадила (-0,005 моль/л) и вновь измеряют времена протонной магнитной релаксации Т <, Т .

so

11о градуировочной кривой согласно уравнению 3 определяют концентрацию кислоты.

Пример. Пробирку с анализируемым раствором, содержащим, моль/л: азотная кислота 1,04, гидразин 0,07, аскорбиновая кисло3 меренных при той же температуре, от концентрации.

Кроме того, при концентрации кислоты

0,2 — 4 моль/л измерения проводят при 65—

75 С, при концентрации кислоты 3,5—

8 моль/л — при 15 — 20 С, при концентрации кислоты выше 8 моль/л — при 0 — 5 С.

Времена протонной магнитной релаксации в растворах солей ванадила описываются следующими уравнениями:

1z= KzC+ Tzo

-< -<

Т1= КК+ Т о (2) где Т ИТ1 времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации протонов после введения соли ванадила;

1тои Tlo — времена релаксации до введения соли ванадила;

К<и К, - коэффициенты релаксационной эффективности ионов ванадила, значения которых зависят от концентрации азотной кислоты;

С вЂ” концентрация солей ванадила.

Времена релаксации Т о и Т ig зависят от содержания ионов металлов в анализируемом растворе. Измерение этих времен до введения в раствор соли ванадила с послед кпцим вычитанием их обратных значений из Т „. и Т > устраняет вклад, вносимый в измеряемые времена релаксации ионами метHëëoâ. Концентрацию азотной кислоты нахолят по градуи ровочной за виси мости величины

-(-1 -1 -1

Z = (Tz — Tzo)/(Т вЂ” T io) S

1О

1s

zo

4 та 0,025 и соль двухвалентного железа 0,013, объемом примерно 0,2 мл помещают в чувствительный элемент ЯМР— релаксометра, устанавливают температуру раствора 75 С и измеряют значения скоростей релаксации Т о = 5,1 с и Т ip = 4,8 с . Затем в этой же пробирке растворяют сульфат ванадила (примерно 0,005 моль/л), при той . же температуре измеряют скорость релаксации Тq= 131с и T = 8,2с и вычисляют значение Z = 37. По градуировочной характеристике определяют значение концентрации азотной кислоты 1,01 моль/л. Этот же раствор анализируют известным способом.

Для этого в пробирке с анализируемым раствором объемом 0,2 мл растворяют соль сульфата ванадила (0,005 моль/л). Пробирку помещают в чувствительный элемент релаксометра, устанавливают температуру раствора 20 С и измеряют значения скоростей рел акса ции Т, = 58 с-1 и T = 9,7 с- .

По отношению Z = Т /Т 1 и градуировочной характеристике, соответствующей 20 С, получают результат анализа (0,6 моль/л) .

Относительные погрешности известного и предлагаемого способов составляют 40 и

3% соответственно.

Использование предлагаемого способа определения азотной кислоты по сравнению с известным приводит к повышению точности и чувствительности анализа растворов сложного состава.

Способ определения концентрации азотной кислоты в водных растворах, заключающийся во введении в раствор солей ванадила и измерении времени протонной магнитной релаксации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений в многокомпонентных растворах в присутствии солей металлов, дополнительно проводят измерение времени протонной магнитной релаксации до введения солей ванадила при температуре раствора

0 — 75 С и определяют концентрацию по градуировочной зависимости отношения разностей обратных значений времен протонной магнитной релаксации, измеренных при той же температуре, от концентрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кольтгоф И. М.,Стенгер В. А. Объемный анализ. М.-Л„Госхимиздат, 1950, т. 1, с. 11.

2. Ривкинд А. И. Ядерная релаксация и структура растворов солей ванадила.-Журнал структурной химии, 1963, 4, 664 (прототип).

773487 бО

20

С О МОЛ Ь iп

Редактор Н. Кешеля

Заказ 8140

Составитель В. Филиппов

Техред К. Шуфрич Корректор М. Коста

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4