Способ определения поверхностно-адсорбированного неорганическими материалами кислорода

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик(23) Приоритет Опубликовано 07.03.83. Бюллетень9 Дата опубликования описания 09,03,83пф делан изобретений и открытий, с,",Гу, 4,Ордена Ленина институт геохимии и аналиЧттчегкой"1 йьщиим, В,И, Вернадскогоффе ,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОАДСОРБИРОВАННОГО НЕОРГАНИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИКИСЛОРОДА 1Изобретение относится к аналитической химии и может применяться во многих областях науки и техники, например, металлургии, производстве материалов для ядерной энергетики и электроники, в физико-химических исследованиях, в ана 5 литической практике, при проведении калибровок приборов по эталонным обраъцам для определения поверхностнс-адсорбированного неорганическими матери 1 о а лами кислорода. Известен способ определения поверхностно-адсорбированного кислорода, называемый методом. многих образцов", основанный на определении общего содержания кислорода в образцах одного и того же состава с различным отношением поверхности к объему, например, методом вакуум-плавления 1 1.Недостатками этого способа являются2 О невозможность его применения к образцам с неизвестным отношением поверхности к объему, необходкмость проведения нескольких определений (минимумдвух). Способу присущи также недостатки, связанные с использованием методавакуум-плавления для, определения общего содержания .кислорода в образцах (необходимость создания глубокого вакуума,использование дорогостоящих газовыханализаторов, большие ошибки, связанныес потерями на возгонах при определениикислорода в легкоплавких металлах и др.) Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения поверхностно-адсорбированного неорганическими материалами кислорода, включающий десорбцию кислорода путем нагревания анализируемого образца в предварительно дегазированном конвективно-перемешиваемом расплаве, не взаи модействующем с образцом, и определение количества кислорода2 1.Недостатками способа являются;а) сложность аппаратурной реализа" ции способа, связанная с использованирастворяющиеся в хлористом калии, имеюшие массу от 0,005 до 10 г. Десорбированный в расплав с поверхности образцов кИслород восстанавливается доионной формы и выводится из расплавапутем пропускания через твердоалектролитную ячейку электрического тока, приатом на ячейку подается постоянное напряжение, равное 1,6 В/"+ подается навнутренний платиновый электрод 6,"-"подается на дополнительный молибденовый электрод 7). О количестве выведенного кислорода судят по изменению регистрируемого устройством 8 ионноготока. Достижение током своего первоначального значения, равного установленному перед моментом помещения в расплав образца, свидетельствует об окончании процесса выведения кислорода израсплава. Определяют количество затраченного на это электричества и вычисляют содержание кислорода по известнойформуле.П р и м е р 2. В качестве расплаваиспользуют, например, расплавы щелоч .ногалоидных солей КСР + МаС 1 при800 С, обеспечивают его конвективноеперемешивание, проводят его дегазациюпутем выведения кислорода через ячейку5. Добиваются установления через ячейку неизменного .во времени фонового тока, регистрируемого устройством 8. Помещают в расплав образец, например, измеди и определяют количество алектричества, затраченного на восстановлениедо ионной формы десорбированного в расплав с поверхности образца кислорода,вычисляют по известной формуле его содержание,3 10029 ем глубокого вакуума и специальной сиотемы насосов и затворов, с применением дорогостоящего с масс отектрометрического газового анализатора;б) применение масо-спектрометра де лает способ относительным, для получения надежных результатов необходимо проведение калибровки по аталонным газовым смесям или стандартным образцам;ь) большая длительность определения 16 при анализе образцов, имеющих очень низкое содержание кислорода (10 ф-, -10 мас.%),а также и то,что накопление де- сорбированного с поверхности образца кислорода проводят в специальной камере в те з чение нескольких часов. Способ не позволяет определять кислород, сорбированный на поверхности металлов в виде избыточных фаз- хемосор- щбированных слоев, например, окислов,Целью изобретения является повышение точности анализа.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения поверх зностно-адсорбированного неорганическими материалами кислорода, включающемудесорбцию кислорода путем нагревания впредварительно дегазированном конвективно-перемешиваемом расплаве, не взаимодействующем с образцом, и определение количества кислорода, в качестве раонлава используют расплавы щелочногалоидных солей, а определение кислорода проводят по количеству алектричест 35ва, затраченного на его восстановлениедо ионной формы,На чертеже приведено устройство дляосуществления предлагаемого способа.Устройство содержит реакционную ка 46меру 1 с нагревательным элементом 2,через которую продувается особо чистыйинертный газ, с размещенным в ней тиглем 3 с конвективно-перемешиваемымрасплавом 4, твердоэлектролитную ячейку 5 с внутренним платиновым электро 45дом 6, погруженную в расплав, дополнительный электрод .7, регистрирующееустройство 8, блок 9 сброса образцов.При проведении определения поверхностноадсорбированного образцами кислорода используют расплавы, не растворяющие образцы и электрод 7,П р и м е р 1. В предварительно дегазированный конвентивно-перемешиваемый металлический расплав, напримерхлористого калия, находящийся в тигле3, помещают образцы, например молибденовые или вольфрамовые или другие, не П р и м е р 3, В тигель 3 помеща- .вт щелочно-галоидную (например МаС 0 )соль, герметично закрывают установкуи продувают через нее особо чистый инертный газ РО = 110 15 Па.2Расплавляют соль в тигле 3 и проводят дегазацию расплава, для чего в расплав опускают твердоэлектролитную ячейку иэ двуокиси циркония, легированной двуокисью кальция 15%, прикладывают кэлектродам ячейки внешнюю ЭДС и пропускают электрический ток. Растворенный в расплаве кислород восстанавливается до 0 ионов и выводится иэ раоплава через ячейку. Внесение в расплавдополнительного количества кислорода,при помещении в расплав анализируемыхобразцов, за счет десорбции кислородас поверхности образцов регистрируют5 100293 по изменению величины ионного тока через ячейку, а искомое содержание определяют по количеству электричества, затраненного на восстановление кислорода до 0 ионов. В опытах на ячейку подавали постоянное напряжение 1,6 В.Результаты проведенных анализов представлены в 1, сравнение ведется с базовым объектом.Преимущества предлагаемого способа 1 О в сравнении с известными способами определения поверхностно-адсорбированного кислорода заключаются в том, чтоа) способ не требует применения дорогостоящих газовых анализаторов, создания вакуума и осуществляется использованием простого оборудования;б) способ является абсолютным, регистрация сигнала не требует идентификации и проведения калибровки, что дости- щ гается использованием в качестве элемента регистрации и вывода кислорода твердоэлектролитной ячейки с униполярной кислородной поверхностью;в) способ является экспрессным, вре мя анализа составляет 1-3 мин (такая высокая экспрессность достигается осуществлением конвективного перемешнвания .расплава и наличием высокой кислородной проводиь,ости используемых твер- ЗО доэлектролитных ячеек);г) способ обладает высокой чувствительностью на уровне (10 мас. ), которую достигают проведением предварительной дегаэации расплава с помощью твердоэлектролитной ячейки в атмосфере особо чистого инертного газа, при этом равновесная с газовой фазой концентра 9 6ция кислорода в расплаве составляет 10 6 масЛ, а также позволяет повасить точность определения поверхностнэ-адсорбированного кислорода за счет возможности извлечения кислорода в щелочногалоидном расплаве их хемосорбированных поверхностных слоев.Формула изобретенияСпособ определения поверхностно адсорбированного неорганическими мате риалами кислорода, включающий десорбцию кислорода путем нагревания анали эируемого образца в предварительно дегазированном конвективно-перемешиваемом расплаве, не взаимодействующем с образцом, и определение количества кислорода, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности анализа, в качестве расплава использую рас плавы щелочно-галоидных солей, а определение кислорода проводят по количвст ку электричества, затраченного на восстановление до ионной формы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вассерман. А,М., Кунин Л.ЛСуровой Ю. Н. Определение газов в металлах. Наука, 1976, с. 312.2 Аоа. дери К.Ж, Тчо ве 1 ЪоЖ акогСЕРСО"с 1 ОО 11 ОЕ МГЬаСЕ аПд ЪОИСчапаев 1 п часоосо Ъоэ 1 о 11 аоаКуЗЭ ОУ 1 ПЕ 1 аЯЭ,-А 11 с 16. СЪЕП 1,42/1970/, р.р. 469-473 (прототип),1002030 едакто аказ 1538/2 5 Тираж 871 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4 Филиал ППП род, ул. Проек Патентф, г. Составитель Г. БоровикТехред М.Кощтура Корректор А В. Бутяга