Способ определения фтора в силикатных материалах

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Севз СфветскизСоциалистическихРеспублик о 11680996(51)М, Кл,2 С 01 В 7/19 6 01 И 27/46 с присоединением заявки Йо Госуаарственный комитет СССР по дедам изобретений н открцтий( 71) ЗаявительКрасноярский филиал Всесоюзного научноисследовательского института строительныхматериалов и конструкций им. П.П.Будникова(54 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФТОРА В СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛАХИзобретение относится к аналитической химии, в частности к анализусиликатных горных пород и минералов,а также плавленных силикатов типас италловИзвестен пирогидролитический способ, заключающийся в том, что анализируемый образец обрабатйвают серной кислотой и затем отгоняют Фторс водяным паром в виде 81 Рч, пары81 рт улавливают и определяют фторсиликат известными способами 1) .Однако такой способ имеет рядсущественных недостатков: требуетсядлительная отгонка, связанная своэйожностью потерь фтора; невозможно проводить экспресс.-анализы. Этотспособ нельзя применить для материалов, медленно и неполностью разлагае Омых кислотами,Для ускорения процесса разложения,анализируемого образца разлагают егосплавлением с различными флюсами споследующим отделением фтора осажденнем н фильтрованием.Однако это хотя и ускоряет определение, но имеет те же недостатки,что и пирогидролитический способ.Наиболее близким по техническойсущности и .достигаемому результату к предлагаемому является способ определения фтора в силикатных материалах, заключающийся в сплавлении анализируемого образца с метаборатом лития при 1050 С, растворении сплава в 4 азотной кислоте, маскировании сопутствующих ионов диаминциклогексантетраацетатом натрия и измерении концентрации Фтора в полученном растворе потенциометрическим методом с фторселективным электродом 2).Такой способ имеет большую скорость разложения силнкатов, а прямое потенциометрическое определение Фтора фторселективным электродом исключает потери фтора на операциях фильтрования и разделения.Однако некоторые существенные недостатки снижают точность определения и не позволяют применять этот способ для анализа любых объектовТак, высокая температура плавления фтора ведет к потерям фтора при сплавлении материалов, разлагающихся при температуре, ниже температуры плавления флюса; а материалы с высоким содержанием окиси алюминия неполностью растворяются в расплаве метабората лития, вследствие чего680996 10 15 20 25 30 40 45 Определение содержания фтора в анализируемом материале Материал Предлагаеьий способсплавления со смесьюметабората и тетрабо"рата лития в отношении4:1 Способ - прототип сплавления с метаборатом лития Среднее значение из 5 измерений,0,037 0,035 0,33 0,021 0,018 0,32 Гранит Биотит 1,49 1,58 невозможно определение Фтора во многих алюмосиликатах.йель изобретения - воэможность определения фтора в материалах с любым содержанием окиси алюминия и исключение потерь фтора при сплавлении из-за высокой температуры плавления флюса.Это достигается тем, что в качестве флюса для сплавления пробы используют смесь метабората лития с тетраборатом лития в весовом отношении 3,5-4:1Метаборат лития можно представить в виде двойного окисла ЫдО В Оэ, обладающего преимущественно основными свойствами (т.н.ЫОН является сильным основанием, а Н ВО 8 - слабой кислотой).Тетраборат лития можно представить в виде двойного окислаЫО2 ВзОЭ, содержащего избыточное количествокислотного окисла,двуокись кремния 1 10-окисел, обладающий преимуществейно кислотными свойствами (образует кремниевую кислоту НЯ 10 э), он в первую очередь будет реагировать с метаборатом лития, обладающим основными свойствами. Окись алюминия А 1 О -окисел, обладающий преимущественно основными свойствами (образует основание А 1(ОН)Э), он в первую очередь. будет реагировать с тетраборатом лития, обладающим иэбьтком кислотного окис,ла. Эти соображения дали нам основание полагать, что расплав смеси тетрабората и метабората лития будет одинаково хорошо растворять как материалы с высоким содержанием Я 10, так и материалы с высоким содержанием А 10Анализ фазовой диаграммы состояния системы ЫО в . ВОэпоказывает, что минимальной температурой планаления (832 С) обладает эвтектика, содержащая 73 ВОи 27 ЫО. Данному эвтектическому составу практически отвечает смесь, состоящая из 3,5-4,0 вес.ч. метабората лития и 1 в,ч. тетрабората лития. Этими соображениями руководствуются привыборе состава смеси. Кроме того,учитывают, что в силикатных материалах обычно больше 8101,чем А 103,поэтому по массе метабората литияв смеси должно быть существенно больше.Пример осуществления способа, Анализируемый материал растирают вхалцедоновой ступке, затем навескуобразца (200 мг) смешивают в платиновом тигле с 1 г сухого флюса-смесиметабората лития и тетрабората литияв весовом соотношении 4:1, Закрытыйкрышкой тигель помещают в муфельнуюпечь, нагревают до 900 С и выдерживают при этой температуре 10 мин.Далее расплав выливают в стакан. иэполипропилена, содержащий 150 мп4 раствора НЙО, тем же растворомобмывают тигель и крышку. Стаканустанавливают на кипящей водянойбане и содержимое перемешивают 5 минмагйитной мешалкой с импеллером,покрытым фтбропластом. Затем раствор охлаждают, переносят в мернуюколбу объемом 250 мл и доводят дометки водой.В стакан с измерительными электродами (фторселективных и электродом сравнения) вносят 50,0 мл полученного раствора и 50,0 мп маскирующей буферной.смеси, имеющей следующий состав; 0,5 М цитрата натрия,0,5 М хлорида натрия, 0,05 М диаминциклогексантетраацетата натрия.Перемешивают 2-3 мин содержимоестакана до установления постоянногопотенциала, затем добавляют 10,0 млстандартного раствора фторида натрия с концентрацией фтора20,0 мкг/мл, перемешивают до установления постоянного потенциала.По полученным значениям потенциаловрассчитывают содержание фтора в анализируемом материале.Параллельно те же материалы анализируют способом-прототипом, сплавлением с метаборатом лития.Полученные результаты приведеныв таблице,Среднее эна- Относительноечение иэ 5 стандартноеизмерений отклонение680996 Продолжение табл. Способ - прототипсплавления с метаборатом лития Предлагаеьий . способ оплавления со смесью метабората и тетрабората лития в отношении4:1 атери ал Относитель. -ное стандартноеотклонение Среднее значение из 5 измерений,Ъ ТурмалинСиенит 0,26 0,53 0,019 0,023 0,25 0,48 0,056 О, 87 0,31 0,032 0,044 0,052 0,043 Сиенитнефелиновый 0,0620,930,53 0,028 0,021 0,018 НефелитБокс ит 0,23 Ситаллшлаковый 1,46 0,023 0,029 1,44 0,038 0,071 Корунд не раст. Формула изобретения Составитель Л.ЖаворонковаТехред Л.ЗЖФерова Корректор С,Шекмар Редактор М.Рогова Заказ 5003/20 Тираж 591 Подпися оеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретениЯ и открытий1-13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул .Проектная,4 Как следует из полученных данных,предлагаеьий способ обеспечиваетбольшую точность результатов, даетвозможность определить фтор с высокой надежностью в минералах с любымсодержанием А 10 (особенно четкоэто прослеживается в случае бокситаи корунда) .Предлагаемый способ обеспечиваетследующие технико- экономические преимущества: возможность анализа материалов с любым содержанием окисиалюминия; устранение потерь фторапри анализе легко разлагающихся материалов; повышение точности определения; снижение расхода энергииза счет меньшеЯ температуры плавления,Способ определения фтора в силикатных материалах, заключающийся в сплавлении пробы анализируемого Среднее зна Относительноечение из 5 стандартноеизмерений отклонение материала с Флюсом, растворении расплава в азотной кислоте, маскировании сопутствующих ионов диаминциклогексантетраацетатом натрия с последующим анализом полученного раствора потенциометрическим методомс фторселективным электродом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспечения воэможности определения Фтора в материалах с любымсодержанием окиси алюминия и исключения потерь Фтора при сплавлении 40 иэ-эа высокой температуры плавленияфлюса, в качестве флюса для сплавления пробы используют смесь метабората лития с тетраборатом литияв вЕсовом отношении 3,5-4:1.45 Источники инФормации, принятыево внимание при экспертизе1М 82 агд Н.Н., Ы 1 п 1 ег О,В,фЗпддцв 1 г 1 а Епу 1 пеег 1 пу Спепдз 1 гуАпаЬ 11 са Ед 11 оп, 1933, т.5, 50 .с.7-15.2. Водк 1 п Ю.В. Определение фторав силикатах "Апайуз 11,1977,чокай.102,Р 1215, р.409-413.