Способ потенционметрического определения концентрации ионов кальция в воде

ОЮЭ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСК РЕСПУБЛИК 3(50, а 01 Б 27/30 МюГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБ КОМИТЕТ С ЕНИЙ И ОТКР ЕТЕНИЯ Потенцио Н 11(71 ) Отделение Р 1 Томского орденаОктябрьской Революции и орденаТрудового Красного Знамени политехнического института им.С.М.Кирова(56 ) 1. Кострикин Ю.М. Инструкция поанализу воды, пара и отложений втепловом хозяйстве. М., "Энергия",1967.2. Мидгли Д., Торренс Кметрический анализ воды. М1980, с. 247-256.3. Электрод мембранный ЭМ-Са.Техническое описание и инструкцияпо эксплуатации, 1 Е 2.840.601, ТО,1973 (прототип ),ЯО 081518(54 ) (57 ) СПОСОБ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОН)(1 В 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 щ и й с я 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 качест ве внутреннего раствора кальцийселективного электрода используют раст вор хлорида кальция концентрацией 5.10 -1110 моль/л с добавкой гидроксида натрия в количестве 5110 - -1. 10 2 моль/л,Изобретение относится к методамФизико-химического анализа и можетбыть использовано в различных отраслях промышленности, например, дляконтроля качества обессоленных водпо ионам кальция.5Известен объемный трилонометрический способ определения кальция вводе С 13.Данный способ используется вкачестве основного при анализе воды,пара и отложений при определениикальция, он дает воспроизводимыеи достоверные результаты только после отделения мешающих 2-валентныхкатионов при концентрации Са + не 15менее 0,2 мг/л.Известен потенциометрическийспособ определения кальция в водес помощью кальцийчувствительногоэлектрода с жидкостной мембранойтипа Оганов 9320, который позволяетопределять концентрацию ионов кальция в диапазоне концентраций 1+10 мг/лкальция и выше Г 2 .Наиболее близким к изобретению 25пб технической сущности и достигаемому положительйому эффекту является способ потенциометрическогоопределения концентрации ионов кальция в воде, включающий измерения30понтенциала пленочного кальцийселективного электрода на основе поливи"нилхлорида, тригексилфосфата и теноилтрифторацетона в анализируемыхкалибровочных растворах (3.). 35Известный электрод используетсяв лабораторной практике и в промышленных условиях для регулированияактивности ионов кальция в водныхрастворах,Диапазон измеряемых концентраций5 10 "моль/л (рСа= 0,65) - 10 4 моль/л(рСа"4,0), т.е. от 20 г/л до 4 мг/л.Концентрационный элемент при измерении имеет следующий вид: АК, АЯС 1, 45СаС 12 10" , пленочная мембрана,анализируемый раствор рН=4,5-10 еднасыщенный КСХ, А, АдС 1,Недостатком известного способаявляется низкая чувствительность пленочного мембранного электрода (пленка мембраны состоит из поливинилхлорида, тригексилфосфата и теноилтрифторацетона в соотношении 1:3:1),поэтому с помощью кальцийселективного электрода ЭМ-Са,1 можно определять концентрацию ионов Са+ неменее 4,0 ед. рСа (4 мг/л) в температурном интервале 5-50 С.Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение 60диапазона измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу потенциометрического определения концентрации ионов кальция в воде, включаю 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 0,13- 0,40 г/л, а в качестве внутреннего раствора кальций селективного электрода используют раствор хлоризда кальция с концентрацией 5 10 -1 10-Змоль/л с добавкой гидроксида натрия в количестве 5 10 - -1 10моль/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 10моль/л хлорида кальция с.добавкой 10; моль/л гидроксида натрия позволило снизить диффузионные потенциалы внутри и снаружи пленочной мембраны, увеличить чувствительность, уменьшить погрешность электрода и расширить диапазон измерениядо 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.П р и м е р. Определения концентрации ионов кальция в обессоленной воде прямым потенциометрическим способом, в котором использован концентрационный элемент: Ад АС 1-3е р Э 10 моль/л СаС 1, 10 "моль/л БаОН, пленочная мембрана (поливинилхлорид, тригексиолфосфат, теноилтрифторацетон), анализируемый раствор, фоновый электролит БаОН в количестве 0,13- 0,40 г/л, промежуточный электролитический ключ и емкость с 10-ным БаИОЗ, основной элеКтролитическийключ и емкость с насыщенным КС 1, А, А;С 1.После снятия градуировочной ха-рактеристики электрода ЭМ-Сав 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 изме- рений Фоновыйэлектролит рН Чувствительность, мВ Погрешностьизмерения, мВ 30 158 12,0 12,0 ЯНСООН 46 30 КОН 22 30 12,0 ИаОН 35 Таблица 2 Чувствитель- Погрешностьность, мВ измерения, мВ Фоновыйэлектролит Концентрация Число изме- рений Ч .10-В4 101,2610 г 20 5,3 БаОН ЯаОНБаОН 30+6 22 12,5 1,26 30 В табл. 3 дана зависимость чувст- приэлектродного рас рдвительности и погрешности измерений зоне концентраций 0,1 мг/л - в предлагаемом способе от состава у 10 мг/л Таблица 3 ав приэлектрод раствора н-310 моль/л СаС 1 г+ 10 моль/л ИаО г 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, 10Погрешность измерения электродов ЭИ-Сар диапазоне концентраций до В табл. 2 дана зависимость чувствительности и погрешности измерений в предлагаемом способе от рН анали 5,90 ед, (0,1-мг/л ) при рН растворов,полученных с помощью добавкигидроксида натрия в количествеО, 13-0,40 г/л, не превышала+2 мВ. В табл.ф 1 дана зависимость чувствительности и погрешности измерений в предлагаемом способе от состава фонового электролита анализируемых и калибровочных растворов в диапазоне концентраций 0,1 мг/л - 10 мг/л ионов кальция.зируемых и калибровочных растворовв диапазоне концентраций 0,1 мг/л. -10 мг/л,,Продолжение табл. 3 10 моль/л СаСХ 10 " йоль/л СаС 1 12 46 17 12 24 12 159 20 1 молЬ/л СаС 12 Таблица 4 Состав приэлектродного раствора Примечание Время непрерывнойработы электрода, ч Гидроксид натрия вколичестве 5 102 -;110моль/л вводится для выравниваниявеличины диффузионного потенциала свнутренней и внешнейповерхностей пленкимембранного электрода. 10 4 моль/л СаС 02 10 моль/л СаСФ + +10 моль/л ЙОН 10 моль/л СаС 92 10 2 моль/л СаСР 160 720 72 240 10 моль/л СаСЮ 168 1 моль/л СаС 12 120 Составитель Г. ДамешекРедактор Л. ГратиллоТехред Ж.Кастелевич Корректор аЗаказ 1539/38 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 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) 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 рида кальция в приэлектродном растворе до 1 моль/л происходит значительное ухудшение работы хлорсеребряного полуэлемента (за счет восстановления хлорида серебра с 1 альцием) 55 1висимости 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= 5 р 9 ед. ( О, 1 мг/л ) .