Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАЛЛАДИЯ В РУДАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

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

Известен метод дифференциально-импульсной полярографии для определения палладия (II) на фоне аммиачно-буферных растворов хлорида и тартратов аммония [Simultaneous determination of palladium and nickel in electroplating solutions by differential-pulse polarography / Basu B.J., Rajagopalan S.R. // Analyst. - 1992. - 117, №10, P. 1621-1625]. Недостатком метода является использование токсичной ртути.

Известен метод инверсионно-вольтамперометрического определения палладия в диапазоне 1-5 мг/л с применением стеклоуглеродного электрода в присутствии ртути [Артемьева Е.Б., Надежина Л.С., Филановский Б.К. «Определение палладия методом ИВА с применением электрода из стеклоуглерода в присутствии ртути» // Журнал аналитической химии. - 1987. - Т. 42, №11 - С. 2010-2012]. Недостатком метода является использование токсичной ртути.

Известен способ инверсионно-вольтамперометрического определения палладия (II) в нитритной среде. В качестве фонового электролита использовали раствор KNO₃ [Способ инверсионно-вольтамперометрического определения палладия в нитритной среде: RU 2455632 C1, МПК G01N 27/48 (2006.01), опубл. 10.07.2012, 6 с.], выбранный в качестве прототипа. Определение палладия (II) проводят по следующей методике. В качестве фонового электролита использовали раствор KNO₃. В качестве индикаторного электрода использовали углеродсодержащий, а электродом сравнения служил хлорид серебряный электрод. Концентрация ионов палладия (II) в растворе составляла 0,05-3,0 мг/дм³. Недостатком способа является низкая чувствительность.

Задачей изобретения является снижение предела и нижней границы определяемых содержаний палладия (II) по пику электровосстановления в режиме реального времени при контролируемом потенциале на графитовом электроде методом ИВ.

Поставленная задача достигается тем, что палладий (II) переводят в растворе в хлоридный комплекс и проводят вольтамперометрическое определение ионов палладия (II) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе, при контролируемом потенциале минус 1 B и регистрацией сигнала на фоновом электролите 0,1 M HCl, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.

Новым в способе является то, что для получения полезного сигнала, зависящего от концентрации палладия (II), регистрируют сигнал в режиме реального времени при контролируемом потенциале.

В предлагаемом способе впервые установлена способность ионов палладия (II) электрохимически восстанавливаться на поверхности графитового электрода. В качестве индикаторного применяли графитовый электрод (в прототипе применяли углеродсодержащий электрод). Использование таких электродов обусловлено высокой химической и электрохимической устойчивостью графита, широкой областью рабочих потенциалов, а также простотой механического обновления поверхности и требованиям техники безопасности. Нижняя граница определяемых содержаний по данному способу составила 0,01 мг/дм³ (в прототипе 0,05 мг/дм³).

Результаты определения палладия на графитового электрода приведены в таблице (Результаты определения палладия (II) в фоновом электролите (0,1 M HCl)). Как видно из таблицы, максимальная погрешность измерений составляет 47%. Расчет определяемых концентраций палладия проводится по методу «Введено-найдено».

Проводят определение ионов палладия (II) на поверхности графитового электрода в перемешиваемом растворе в режиме реального времени при контролируемом потенциале электролиза минус 0,8 B. Измерения проводились на фоне 0,1 M HCl с последующей регистрацией вольтамперных кривых. Концентрацию ионов палладия (II) определяют по отклику сигнала относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода (нас. х. с). На фиг. 1 представлены вольтамперограммы, полученные на поверхности графитового электрода. Отклик 1 - C_Pd(II) равен 0,01 мг/дм³, отклик 2 - C_Pd(II) равен 0,02 мг/дм³.

Таким образом, установленные условия впервые позволили количественно определять содержание ионов палладия (II) в интервале 0,01-10 мг/дм³ (фиг. 2).

Предлагаемый вольтамперометрический способ позволил существенно улучшить метрологические характеристики анализа палладия (II); повысить чувствительность определения (0,01 мг/дм³), что на полпорядка ниже по сравнению с прототипом и увеличить диапазон определяемых содержаний.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (фиг. 1). Измерения были проведены на искусственных смесях. 10 мл фонового электролита (0,1 M HCl) помещают в кварцевый стаканчик. Снимают фоновую вольтамперную кривую. Не прекращая перемешивания, проводят определение содержание ионов палладия (II), при Е_э=-0,8 B в режиме реального времени, снимают вольтамперную кривую. Вносят добавку стандартного образца палладия (II) 0,01 мл из 1 мг/дм³, регистрировали сигнал 1 при потенциале -0,8 B. Затем вносили еще одну добавку стандартного образца палладия (II) 0,01 мл из 1 мг/дм³ и регистрировали сигнал 2 при аналогичных условиях. По высоте сигнала стандартной добавки вычисляли концентрацию палладия в растворе.

Пример 2. Измерения палладия (II) были проведены в рудном материале. 1 г рудного материала, помещают в корундовый тигель, обрабатывают смесью кислот 37% HCl и 68% HNO₃ (3:1), для переведения металлов в раствор. Полученную смесь фильтруют через фильтр «синяя лента». Полученный фильтрат выпаривают до объема порядка 20 мл. Добавляют 1 мл 1% раствора диметилглиоксима, перемешивают и оставляют на 10 минут для комплексообразования. В полученный раствор приливают 5-10 мл хлороформа и при легком встряхивании в течение 1 мин проводят экстрагирование. Хлороформный экстракт сливают в чистый кварцевый стакан и упаривают до влажного остатка. Затем приливают 1 мл 1 M HCl и нагревают до слабого кипения и доводят раствор до минимального остатка. Полученный остаток разбавляют 10 мл дистиллированной водой и проводят вольтамперометрическое определение.

Снимают фоновую кривую: 10 мл фонового электролита (0,1 M HCl) помещают в кварцевый стаканчик, не прекращая перемешивания, снимают вольтамперограмму, при Е_э=-0,8 B. Отсутствие пиков на вольтамперограмме говорит о чистоте фона.

Добавляют аликвотную часть 1 мл анализируемого раствора, не прекращая перемешивания, снимают вольтамперограмму при потенциале накопления -0,8 B до воспроизведения сигнала. Затем вносят добавку стандартного образца палладия (II) 0,02 мл из 1 мг/дм³, не прекращая перемешивания, регистрировали сигнал до его воспроизведения. По высоте сигнала стандартной добавки вычисляли концентрацию палладия в растворе.

Таким образом, впервые установлена способность количественного анализа палладия по высоте сигнала на вольтамперограмме.

Предложенный способ прост и может быть применен в любой химической лаборатории, имеющей компьютеризированные анализаторы, работающие в вольтамперометрическом режиме.

Предложенный способ может быть использован для определения палладия (II) в руде.