Способ определения содержания ионов металла в ионите

 

Изобретение относится к способам определения содержания ионов металла в ионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологичв ских процессов переработки сырья с целью повышения точности анализа и сокращения времени определения сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа. Для;этого в ходе анализа измеряют отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны, скорость фильтрации и объем раствора с последующим расчетом содержания ионов сурьмы в ионите по уравнению 1-KiAi D2+K2(A2-F2)2 D3+ 1.4- . . . . + Кз VA3 - Рз , где Е - содержание сурьмы в ионите; AI - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны; А2 - скорость фильтрации; Аз - объем раствора; Вз - эквивалент сурьмы в сорбционном процессе. Константы: ,572; ,19r .38; ,31; ,557; .349. .021: Кз 1,901. Погрешность определения составляет 0,12-0,54% (по прототипу 42,2%). снижается продолжительность анализа до 5-10 мин (8-12 ч по прототипу. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ю))5 G 01 и 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОГКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР фаей,)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757469/26 (22) 09.11.89 (46) 15,04,92.Бюл. М 14 (71) Производственное объединение "Балхашмедь" (72) А.В. Шубинок . (53) 543.062 (088.8) (56) Мархол M. Ионообменники в аналитической химии. М.: Мир, т.1, 1985, с. 85, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛА B ИОНИТЕ (57) Изобретение относится к способам определения содержания ионов металла в ионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологических процессов переработки сырья. с целью повышения точности анализа и сокращения времени определения сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа, Для этого в -ходе

Изобретение относится к способам оп ределения содержания ионов металла в ионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологических процессов переработки растворов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения содержания металла в ионите, включающий десорбцию металла раствором с получением концентрированного злюата, измерение концентрации металла в элюате и расчет содержания металла в процентах от массы ион ита.

Недостатком способа является высокая продолжительность анализа (8-12 ч в зависимости от квалификации персонала).,,!Ж, 1727056 А1 анализа измеряют отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны, скорость фильтрации и объем раствора с последующим расчетом содержания ионов сурьмы в ионите по уравнению

Е=(0 1-K1A1) (02+КО(А2-R) ) (Оз+

14

»-Кз Ж-F3)FiB C где Š— содержание сурьмы в ионите; А)— отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны; Az — скорость фильтрации; Аз— объем раствора; Вз — эквивалент сурьмы в сорбционном процессе. Константы:

С=85,572; D)=66,19," О =53.38: 0з=37,31;

Г)=1,557; Fz=30; Рз=20; К)-=0.349., Kz=0.021;

Кз=1,901. Погрешность определения составляет 0,12-0,54 (по прототипу 42,2 ). ф снижается продолжительность анализа до

5-10 мин (8 — 12 ч по прототипу). 1 табл.

Цел ь изобретения — повышение точности анализа и сокращение времени при определении сурьмы в комппексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение объема раствора и расчет содержания металла в ионите, дополнительно измеряют отношение высоты слоя ионита:к диаметру колонны и скорость фильтрации раствора, а содержание металла в ионите определяют по уравнени о: E+01 — KjA))(92+1+(Az-Fz) ) (Оз+.

14

+ Кз и — Fs)FiB C, где Š— содержание сурьмы в ионите;

1727056

A> — отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны;

Аг — скорость фильтрации;

Аз — объем раствора:

Вз — эквивалент металла в сорбционном процессе;

Константы: Oi — значения функции в критических точках;

01=66,19; Ог=53,38; Оз=37,31;

Kl — значения изменения функции Е при изменении факторов А на единицу, К1=0,349; Кг=0,021; Кз=1,901; F — значения факторов в критических точках, F>=1,557;

F2=30; F3=20; С=85,572, Доказательством существен ности отл ичий является отсутствие сведений об использовании режимных параметров А1 и Аг в совокупности с А1 для определения содержания металла в катионите, Точность определения повышается за счет исключения операции измерения концентрации металла в исходном и конечном растворах.

Необходимость исключения этой операции при сорбции сурьмы обусловлена тем, что степень извлечения сурьмы из циркулирующего в замкнутом технологическом (электрофинировочном) цикле раствора находится в пределах ошибки анализа. Содержание сурьмы. в растворе изменяется в пределах 0,6 — 1,1 г/л (0,005-0,009 моль/л).

Колебание концентрации в таком интервале с позицией эквивалентности обмена не влияют на динамику процесса,. которая чувствительна лишь к концентрациям выше

0,1 моль/л. Оперативность определения повышается за счет исключения операции десорбции и аналитического измерения концентрации по прототипу.

Характер зависимости Е от А1 противоположен общепринятому. Характер зависимости Е от Хз соответствует общепринятому представлению. Определенность в характере влияния Аг на Е в общепринятых положениях отсутствует.

Пример, В колонны емкостью 1 л различного диаметра загружают селективный к сурьме в растворах сложного состава ортодифенольный комплексообразующий ионит ПКС (аббревиатура "пирокатехин и сурьма") стандартного зернения 0,4-0,8 мм в определенном количестве. Через слой ионита, промытого водой, фильтруют раствор с содержанием, г/л: сурьма 0,6-1,1; серная кислота 93,4 — 135,5; медь 44,8-52,9, никель 14,5 — 26,8. кальций 0,6-0,9; магний

0,5-41,3; железо 0,5 — 0,8, отбираемый из товарных серий электрофинированного производства и возвращаемый после сорбции в циркуляционные баки того же производства. В процессе сорбции фиксируют предусмотренные известным и предлагаемым способом показатели: концентрации сурьмы в исходном и конечном растворах, объем раствора, отношение высоты слоя ионита в момент анализа (поскольку возможен унос ионита) к диаметру колонны, скорость фильтрации. По окончании процесса, определяемом произвольно на любой стадии насыщения (с целью оцен-. ки интервалов применения способа), ионит промывают водой, десорбируют сурьму 6Н соляно-кислым раствором, промывают водой и используют в следующем цикле. В

10 элюате броматометрически определяют содержание сурьмы и с учетом объема элюата

15 и массы ионита рассчитывают содержание сурьмы в ионите по известному способу (фактическое содержание по прототипу).

Продолжительность определения 8 — 12 ч.

Точность определения после сопоставления

20 с данными весового а :лиза и анализа получаемого сурьмяного концентрата принята в качестве эталонной.

В ряде опытов предприняты попытки определения содержания металла в ионите по разнице концентраций сурьмы в исходНоМ растворе и фильтрате. Установлено, что после выхода из слоя первых 100 уд. об. фильтрата, исчезает дифференциация кон30 центрации сурьмы в исходном и конечном растворах и в дальнейшем концентрация сурьмы в фильтрате, определяемая спектходном растворе. Дополнительными опытами установлено, что степень извлечения сурьмы из 101-ro и 201-го удельных объемов составляет 7-8%, а фактическое содержание сурьмы в ионите составляет 126,2 и

179,5 мг/г соответственно. Ошибка определения 42,2%, продолжительность анализа

1,25-1,5 ч.

На основании аналитических измерений рассчитывают содержание сурьмы в ионите по предлагаемому способу по уравнению

Е=(ОI-К1А1) (Ог+Кг(Аг — Рг)г) (Оз+

14

+ Кз W — Г 1Г В C, 40

50 где Š— содержание сурьмы в ионите, мг/г;

А1 — отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны;

Аг — скорость фильтрации раствора, уд.об./ч;

Аз — объем раствора, уд. об,:

Вз=40,583 — эквивалент металла в сорбционном процессе, рофотометрически ("Перклен — Эльмер")

35 совпадает с концентрацией сурьмы в ис1727056

Константы: С = 85,572; 01 - 66,19: Ог=53,38; Оз =37,31; F>=1,557; юг=30; Рз = 20;

К1=0,349; Кг=0,021; Кз=1,901.

Результаты представлены в таблица в сопоставлении с фактическим содержанием сурьмы в ионите, рассчитанном по прототипу (Ефакт)

Среднеквадратичная ошибка уравнения:

Г Я(Е Ефакт /П = 751329 =

- 0,509 мгlг. сокращение простоев на 30-50 . Кроме того, предлагаемый способ позволяет сократить расход десорбирующего раствора на единицу массы сурьмы в 2,2-3,2 раза за счет

5 повышения степени насыщения ионита ме- . таллом, Формула изобретения

Способ определения содержания ионов

10 металла в ионите, включающий фильтрацию раствора через колонну с ионитом; измерение объема раствора и .последующий расчет, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа и со15 крещения времени при определении сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа, дополнительно измеряют отношение высоты слоя ионита к.диаметру колонны и

20 скорость фильтрации, а содержание рассчитывают по уравнению

Продолжительность анализа 5-10 мин.

Показатели точности определения по

ГОСТУ.

S= О/Vn =0,509: V29= 0,0945, где S — стандартное отклонение среднего п — число определений;

+ Л=St=0,0945 2,04= 0;193, где Л- доверительный интервал; табличный коэффициент нормированных отклонений для доверительной вероятности 0,95 и n=29, Точность определения при доверительной вероятности 0.95 составляет ч0,193 мг/г.

Как показали результаты испытаний предлагаемый способ обеспечивает повышение точности определения (ошибка анализа 0,509 мг/г или 0,12 — 0,54 против 42,2 по известному способу); снижение продолжительности анализа до 5 — 10 мин против

8-12 ч но известному способу: упрощение анализа за счет исключения операций отбора проб и аналитических измерений; повышение производительности процесса и

Е={0 1-К1АЯОг+Кг{Аг-т.г))газ+

1, 25. + Кз Лз — Fg jF18 С где E — содержание сурьмы в ионите;

Ai — отношение выСоты. слоя ионита к диаметру колонны;

30 Аг — скорость фильтрации;

Аз — объем раствора;

Вз — эквивалент, сурьмы в сорбционном процессе, Константы: С = 85;572; 01 = 66,19; Ог =

35 =53,38; Оз=37,31; F1=1,557; юг=30; Ез=20;

K<=0,349; Кг=0,021; Кз=1,901.

Со е жание с ьмы в ионите, мг/г

Скорость Объем раствофильтрации, ра. Уд.об. Аз уд.об./ч Аг

Отношение высоты слоя к диаметру А 1

Факт, Ефакт.

Среднеквадратичная ошибка

E-Е акт г

Расчет, Е

0,1

1,7

1,8

5

49,6

0,1

1,7

1,8

49,6

0,1

1,7

5,0

200.

400

127,3

126,27

126,2

126,07

124,06

120,7

94,09

181,19

179,6

179,5

176,45

133;83

332,15

264,61

127,75

127,9

126,8

125,8

123.94

122,22

94,94

181,54

180,07

179,5

176,16

133,55

331.72

264,03

0;2029

0,0676

0,36

0,0729

0,0144

0,2304

0,7225

0,1225

0,2209

0,0000

0,0841

0,0728

0,1849

0,3364

1727056

Продолжение таблицы

Со е жаниес ьмы вионите, мг/г

Скорость фильтрации, уд,об./ч А2

Объем раствора, уд.об. Аз

Отношение вйсоты слоя к диаметру А1

Расчет, Е

©акт, Ефакт.

Среднеквадратичная ошибка (Е%

Составитель А. Шубинок

Техред М.Моргентал

Корректор Т. Ма ец

Редактор Ю. Середа

Заказ 1276

ВНИИПИ Госуда

СССР (Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1,8

49,6

0,1

1,7

1,8

49,6

0.1

1,7

1,8

5

49,6

800

264,47

259,97

197,18

340,95

338,07

337,89

332,13

251,91

407,41

404,0

403,79

403,36

399,91

386,16

301,01

263,94

260,33

197,91

341,44

338,73

337,18

331,81

251,07

408,03

404,55

404,0

403,35

400,37 . 385,5

301,78

0,2809

0,1444

0,5329

0,2400

0,4356

0,5041

0,1024

0,7056

0,3481

0,3025

0,04431

0,0000

0,2116

0,4356

0,5329