Способ потенционметрического определения концентрации ионов кальция в воде

 

СПОСОБ ПОТЕНЦИШЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНрВ КАЛЬЦИЯ В ВОДЕ, включакяций измерение потенциала пленочного кальцийселек тивного электрода на основе поливинилхлорида , тригексилфосфата. и теноилтрифторацетона в анализируемых и калибровочных растворах, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измерений, в оба раствора вводят гидроксид натрия в количестве 0,13-0,40 г/л, а в качестве внутреннего раствора кальцийселективного электрода используют раствор хлорида кальция концентрацией 5-10 -It10 моль/л с добавкой гид- § :роксида натрия в количестве -10 2 моль/л.

„.,Я0„„! 081518 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Ю 0 01 Н 27/30

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ .;.:.:,,8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3407742/18-25 (22) 11.03.82 (46 ) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72 ) В. Г. Деркасова, Л. И. Григорова, Г.И.Квадяева и В.A.Êàðåëèí (71 ) Отделение 9 1 Томского ордена

Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехнического института им.С.М.Кирова (53 ) 543. 258 (088. 8 ) (56 ) 1. Кострикин Ю.М. Инструкция по анализу воды, пара и отложений в тепловом хозяйстве. М., "Энергия", 1967.

2. Мидгли Д., Торренс K. Потенциометрический анализ воды. N., "Мир", 1980, с. 247-256.

3. Электрод мембранный ЭМ-Са-01.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1Е2.840.601. ТО, 1973 (прототип ) . (54 ) (57 ) СПОСОБ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОН)(1В КАЛЬЦИЯ В ВОДЕ, включающий измерение потенциала пленочного кальцийселек тивного электрода на основе поливинилхлорида, тригексилфосфата и теноилтрифторацетона в анализируемых и калибровочных растворах, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измерений, в оба раствора вводят гидроксид натрия в количестве 0,13-0,40 г/л, а в качестве внутреннего раствора кальцийселективного электрода используют раствор хлорида кальция концентрацией

5-10 +-1110 моль/л с добавкой гид.-2 Е

:роксида натрия в количестве 5110 2-1 ..10 2моль/л.

1081518

Изобретение относится к методам физико-химического анализа и может быть использовано s различных отраслях промышленности, например, для контроля качества обессоленных вод по ионам кальция.

Известен объемный трилонометрический способ определения кальция в воде Е1) .

Данный способ используется в качестве основного при анализе воды, пара и отложений при определении кальция, он дает воспроизводимые и достоверные результаты только после отделения мешающих 2-валентных катионов при концентрации Ca + не 15 менее 0,2 мг/л.

Известен потенциометрический способ определения кальция в воде с помощью кальцийчувствительнаго электрода с жидкостной мембраной типа Orion 9320, который позволяет определять концентрацию ионов кальция в диапазоне концентраций 1+10 мг/л кальция и выше Г2 ).

Наиболее близким к изобретению 25 по технической сущности и достигаемому положительцому эффекту является способ потенциометрического определения концентрации ионов кальция в воде, включающий измерения 30 понтенциала пленочного кальцийселективного электрода на основе поливи" нилхлорида, тригексилфосфата и теноилтрифторацетона в анализируемых калибровочных растворах (33. 35

Известный электрод используется в лабораторной практике и в промыш ленных условиях для регулирования активности ионов кальция в водных растворах, Диапазон измеряемых концентраций

5 -10 "моль/л (рСа= 0,65) — 10 4моль/л (рСа-4,0), т.е. от 20 г/л до 4 мг/л.

Концентрационный элемент при измерении имеет следующий вид: Ag AgC1

СаС12 10 ", пленочная мембрана, анализируемый раствор рН=4,5-10 ед., насыщенный КС1, Ag, AgC1.

Недостатком известного способа является низкая чувствительность пленочного мембранного электрода (плен- 50 ка мембраны состоит из поливинилхлорида, тригексилфосфата и теноилтрифторацетона:в соотношении 1:3:1), поэтому с помощью кальцийселективного электрода ЭМ-Са-0,1 можно опре- 55 делять концентрацию ионов Са + не менее 4,0 ед. рСа (4мг/л) в температурном интервале 5-50 С.

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение 60 диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу потенциометрического определения концентрации ионов кальция в воде, включаю- 65 щему измерение потенциала пленочного кальцийселективного электрода на основе поливинилхлорида, тригексилфосфата и теноилтрифторацетона в анализируемых и калибровочных растворах,в оба раствора вводят гидроксид натрия в количестве 0,130,40 г/л, а в качестве внутреннего раствора кальций селективного электрода используют раствор хлорида кальция с концентрацией 5 10

-1 10 Змоль/л с добавкой гидроксида натрия в количестве 5 -10 -1 -10 моль/л.

Измерения потенциала индикаторного электрода проводят при 20-25 С относительно хлорсеребряного электрода сравнения в насыщенном растворе хлорида калия. Для увеличения стабильности измерений используют допелнительно к основному промежуточный электролитический ключ, в котором создают постоянный напор и приток

10%-ного раствора нитрата натрия, препятствующие диффузии ионов калия из электрода сравнения.

Введение фонового электролита в анализируемые и калибровочные растворы в виде гидроксида натрия в количестве 0 13-0,40 г/л и использование в качестве внутреннего раствора кальцийселективного электрода

10 > .моль/л хлорида кальция с.добавкой 10 . моль/л гидроксида натрия позволило снизить диффузионные потенциалы внутри и снаружи пленоч) ной мембраны, увеличить чувствительность, уменьшить погрешность электрода и расширить диапазон измерения до 5,90 ед. рСа (до 0,1 мг/л).

Использование 10%-ного раствора нитрата натрия в промежуточном электролитическом ключе уменьшает попадание ионов калия, влияющих на селек". тивность электрода.

Пример. Определения концентрации ионов кальция в обессоленной воде прямым потенциометрическим способом, в котором использован концентрационный элемент: Ag AgC1

-3 в

10 моль/л CaC12i 10 2 моль/л NaOH, пленочная мембрана (поливинилхлорид, тригексиолфосфат, теноилтрифторацетон), анализируемый раствор, фоновый электролит НаОН в количестве 0,130,40 г/л, промежуточный электролитический ключ и емкость с 10%-ным

NaNO>, основной электролитический ключ и емкость с насыщенным КС1, Ag, A C1.

После снятия градуировочной ха- рактеристики электрода ЭМ-Са-01 в стандартных растворах хлорида кальция с добавкой гидроксида натрия в количестве 0,13-0,40 г/л проводились прямые потенциометрические измерения концентрации ионов кальция в анали1081518

Таблица 1

Число измерений

Фоновый электролит рН

Чувствительность, мВ

Погрешность измерения, мВ

458

12,0

12,0

Янсоон

30

КОН

30

12 0

NaOH

35! зируемых и калибровочных растворов в диапазоне концентраций 0,1 мг/л.—

10 мг/л.

В табл. 2 дана зависимость чувствительности и погрешности измерений в предлагаемом способе от рН аналиТаблица 2

Чувствитель- Погрешность ность, мВ измерения, мВ

Фоновый электролит

Концентрация

Число измерений

Ч .10-В

4 10

1,26 ° 10 2

5 3

NaOH

NaOH

NaOH

1. 8

9,9

+10

10,5

28

11,5

0,13

NaOH

27

12,0

0,40

NaOH

NaOH

+б

12,5

1,26

В табл. 3 дана зависимость чувст приэлектродного раствора в диапавительности и погрешности измерений зоне концентраций 0,1 мг/л— в предлагаемом способе от состава у 10 мг/л.

Таблица 3

Состав приэлектро ного раствора

-3

10 моль/л СаС12+

10 моль/л NaOH

33 зируемом растворе. Для этого в него добавлялся также гидроксид натрия, сравнительные измерения потенциала индикаторного пленочного электрода проводились при 20-25 С относительно стандартного хлорсеребряного электро- да в насыщенном растворе хлорида калия, Для увеличения стабильности измерений использовался дополнительно к основному промежуточный электро.— литический ключ. 10

Погрешность измерения электродов

ЭИ-Са-01 р диапазоне концентраций до

5,90 ед. (0,1-мг/л ) при рН растворов, полученных с помощью добавки гидроксида натрия в количестве

О, 13-0,40 г/л, не превышала

+2 мВ.

В табл. 1 дана зависимость чувствительности и пбгрешности измерений в предлагаемом способе от состава фонового электролита анализируемых и калибровочных растворов в диапазоне концентраций 0,1 мг/л—

10 мг/л ионов кальция.

1081518

Продолжение табл. 3

10 моль/л CaCl<

10 "вдоль/л СаС1

12 46

12 24

12 159

1 молЬ/л СаС12

Таблица 4

Состав приэлектродного раствора

Примечание

Время непрерывной работы электрода, ч

Гидроксид натрия в количестве 5 102—

-1 10 моль/л вводится для выравнивания величины диффузионного потенциала с внутренней и внешней поверхностей пленки мембранного электрода.

10 4моль/л СаС0>

10 моль/л СаСФ +

+10 моль/л,Мо ОН

10 моль/л СаС92

10 2 моль/л СаСР>

160

720

72

240

10 моль/л CaCQ>

168

1 моль/л СаСР2

120

Составитель Г. Дамешек

Редактор Л. ГратиллоТехред Ж.Кастелевич Корректор A.

Заказ 1539/38 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

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

В табл. 4 дано время непрерывной работы индикаторного электрода в заСнижение концентрации хлорида кальция в приэлектродном растворе от 10 "моль/л (паспортная концентрация электрода мембранного ЭМ-Са-01) до 0,5 .10 — 1 -10-3 моль/л приводит 40 к увеличению времени непрерывной работы хлорсеребряного полуэлемента, а следовательно, и пленочного индикаторного электрода при дальнейшем снижении концентрации хлорида натрия 45 до 10 смоль/л происходит значительное вымывание потенциалоопределяющего вещества из пленки электрода и время его работы уменьшается.

При увеличении концентрации хло- 5р рида кальция в приэлектродном растворе до 1 моль/л происходит значительное ухудшение работы хлорсеребряного полуэлемента (за счет восстановления хлорида серебра с кальцием} 55

I висимости от состава приэлектродного раствора. и индикаторного электрода. Для выравнивания величины диффузионного потенциала с внутренней и внешней поверхностей пленки мембранного электрода концентрация вводимого в приэлектродный раствор гидроксида натрия определяется его концентрацией в анализируемом и калибровочных растворах.

Предложенный способ может найти применение в различных отраслях промышленности, а также для контроля обессоленных вод по ионам кальция.

Достоверность предложенного способа подтверждена на стандартных растворах и производственных обессоленных водах различного типа для диапазоиа концентраций до рСа=

5р 9 ед. (О, 1 мг/л) °