Устройство для электрохимического изучения состава сред

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕНЬСТВУ

Союз Советскив

Социалистических республик о11996973 (б1) Дополнительное к авт. саид-ву—

| (22) Заявлено,190581 (21) 3288597/1 -25 р рд g> з с присоединением заявки ¹â€”

G 01 V 3/00

:,Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

4 (ЩУДК 550.83 (088. 8) Опубликовано 15. 02. 836юллетеиь й9 6

Дата опубликования описания 1502я3

r а(;кц@=,;;, С.Г. Алексеев, И.С. Гольдберг, A.Ñ. Духанин и Ю.С. Рысс (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ

СОСТАВА СРЕД

Изобретение относится:K области поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при поисках руд способом частичного извлечения металлов (ЧИМ), для изучения состава горных пород, руд, минералов, почв и природных вод.

Йзвестен способ электродиализа для изучения состава природных сред. путем использования электродиализатора, представлякщего собой сосуд прямоугольной формы, разделенный двумя пористыми мембранами на три камеры.

В центральную камеру помещают исследуемую среду, в .крайние заливают дис- 15 тилирот анную воду и погружают твердые электроды, подключенные к источнику постоянного электрического тока. Раствор в камере, соедийеийой с положительним полюсом источника тока, называется анолитом, раствор в камере, связанной с отрицательным полюсом источника тока, - католитоЪ . Через электроднализатор пропускают электрический ток и в определенное время производят химический анализ растворов в анолите и католите. О составе исследуемой среды судят по составу и концентрации компонент, переходящих в католит и анолнт (1). 30

Недостатком данного устройства является то, что через некоторое время работы электродиализатора катодная мембрана покрывается, нерастворимым осадком гндроокисей металлов, ее элек-. трическое сопротивление,,увеличивается и электродиализ практически;прекращается.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электрохимического изучения состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока и имеющий корпус, выполненный иэ пористого полупроницаемого материала,. заполненный раство= ром электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе рН ниже рН гидратообраэования извлекаемых из сред металлов, и погруженный в этот раствор твердый электрод (2) .

Недостатком устройства. является то, что во многих случаях оно позволяет извлекать элементы в количествах, достаточных.для обнаружения с помощью химического или другого вида анализа, вследствие интенсивной диффузии ионов водорода из элементоприемника в изучаемую среду. Появление в изучаемой среде ионов водорода приводит к тому

9 9697 3 что часть тока расходуется на обратное перемещение этих ионов а не на пере/ / ,нос интересующих элементов. При этом снижается и количество извлекаемых элементов.

Цель изобретения - увеличение количества извлекаемых металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для электрохимического изучения состава сред, включающем элементоприемник, соеди- !О ненный с источником тока и имеющий корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствором электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе рН ниже рН гидратообразования извлекаемых из сред металлов, погруженный в,этот раствор твердый электрод, в качестве электролита используется раствор кислоты, являю щейся слабым электролитом с константой диссоциации не более 10

На чертеже показано устройство. Элементоприемник содержит сосуд из пористого материала 1, твердый электрод электронной проводимости 2, под" ключенный с помощью соединительных проводов 3 к источнику постоянного электрического тока. В пористый со" суд 1 .залит раствор слабодиссоциироданной кислоты 4. В практической работе предпочтителен раствор уксусной кислоты, ацетат-ион которой дает с большинством металлов хорошо растворимые соединения. Концентрация кислоты выбирается с таким расчетом, 3$ чтобы обеспечить в растворе в течение всего времени пропускания тока через элементоприемник рН ниже рН гидратообразования концентрируемых ионов.

Элементопрнемник помещен в исследуемую среду 5 и подключен к источнику электрического тока (на чертеже не показано). Работа устройства происходит следующим образом, При включении тока ионы водорода уксусной кислоты 4 восстанавливаются на твердом электроде 2, защелачивания раствора не происходит. В отличие от азотной кислоты активность ионов водорода в уксусной кислоте мала, так как основное количество этих ионов находится в связанном состоянии с ацетат-ионами. Из-за невысокой активности ионов водорода диффузия их в окружающее пространство незначительна. При пропускании через элементоприемник электрического тока основная его доля расходуется на концентрирование полезных компонент, а не на возвращение ионов водорода.

Установлено, что количество концент- о рируемых в уксусную кислоту металлов превыаает в 5-6 раз их количества, концентрируемые в азотную кислоту, что позволяет во столько же.раз сократить время проведения работ. При применении уксусной кислоты улучшается и воспроизводимость результатов.

Например, при концентрации металлов в трехнормальную азотную кислоту коэффициент вариации, характеризук ций относительную погрешность наблюдений о

306, B трехнормальную уксусную КНслоту — 123.

Применение предложенного элементоприемника позволяет, в. отличие от известного, извлекать из почв элементы, находящиеся в крайне малых концентрациях (эолото, олово и пр.)» Применение нового элементоприемника приводит к со.<ращению времени извлечения в 5-6 раз. Учитывая, что при проведении ра,бот методом ЧИМвремяг, затрачиваемое на извлечение металлов, составляет в среднем 50% от всего времени проведения работ, общее время сокращается в

1,6 раза. Во столько же раз увеличивается производительность работ. Если -. в настоящее время годовая эффективность работ методом ЧИМ составляет на одну станцию ЧИМ-10 в среднем

60000руб.,то с применением нового электролита в элементоприемниках она составит 96000руб.,т.е.эффект от внедрения 36000pv6.

Формула изобретения

Устройство для электрохимического изучения состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока и имеющий корпус, выполненный из пористого олупроницаемого материала, заполненный раствором электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе рН ниже рН гидратообразования извлекаемых иэ сред металлов, и погруженный в этот раствор твердый электрод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения количества извлекаемых металлов, в качестве электролита используется раствор кислоты, являющейся слабым электролитом с константой диссоциации не более 10

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1. Рошкова Е.В., Серебрякова M.B.

Руководство по применению электродиализа для изучения горных. пород, руд и минералов. М., Недра, 1953, с. 10.

2е Гольдборг И.Сер Рысс ЮеСер

Иванова A.Â. и др. Поиски и разедка рудных месторождений методом ЧИМ.

Методические рекомендации. Л., ОНТИ ВИТР, 1978, с. 22 и 31 (прототип).

996973

Составитель )Е. Поляков редактор К. Волощук, Техред E.хафитончик Корректор, М.ldapoms

° В ° ЮВ ЮЮВю

Заказ 927/64 Тираж, 706 Подписное

BHHHOH Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

ЮМЮ

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