Способ амальгамирования металлов

(я)5 С 25 О 3/5 БРЕТЕНИЯ ИСАНИЕ И гамиро- льзова- ртутных ремеируется л.1. едлагаеемя проальгамим обраоцесс ам следующи ров зом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт коллоидной химий и химии воды им.А.МнДуманского(56) Авторское свидетельство СССР М 840206, кл. С 25 О 3/54, 1979.Патент Великобритании М 1049810, кл. С 7 В, 1966.(54) СПОСОБ АМАЛЬГАМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к амальгамированию металлов. Цель изобретения - сокращение времени процесса, Предлагаемый способ включает многократное циклическое электрохимическое осаждение амальгамы щелочного или щелочноземельного металла Изобретение относится к амальию металлов и может быть испв частности, при изготовленииярографических электродов,Цель изобретения - сокращенироцесса. Предлагаемый способ иллюстпримерами, представленными в та Как видно из данных табл.1, имый способ позволяет сократить введения процесса в 12 раз. Согласно способу пр ания осуществляют на катоде в перемешиваемом растворе, содержащем соединение ртути, ионы щелочного или щелочноземельного металла, минеральную кислоту (соляную или азотную), до рН 1 - 3 с последующим непосредственным окислением амальгамы на катоде в том же растворе при осуществлении обеих операций в потенциостатическом режиме при напряжении отдо-б В для осаждения амальгамы и от -01 до -0,3 В для ее окисления, Проведение окисления амальгамы на катоде непосредственно после ее осаждения, ведение процесса в потенциостатическом режиме при перемешивании раствора и дополнительное введение в раствор минеральной кислоты до рН 1 - 2 позволяют наносить на амальгамируемые металлы сплошной слой ртути толщиной порядка 10 мм. 1-3 з.п,ф-лы, 2 табл. Электролизер заполняют раствором р кислоты, содержащим катионы щелочного или щелочноземельного металла и ртути, Образец погружают в раствор и используют в качестве катода, анод выполняют из платины. Раствор перемешивают, и электролиаер подключают к источнику алектрического Иге питания. Электролиз ведут при периодиче- а ски изменяющемся потенциале: сначала устанавливают потенциал катода от -3 до -б В для восстановления на нем катионов ртути и катионов щелочного и щелочноземельного металлов, после чего потенциал катода повышают до значения от -0,1 до -0,3 В, при котором восстанавливаются только ионыртути. Практически зто достигается тем, что выходное напряжение источника питания состоит из постоянной и импульсной составляющих. Предусматривается, что в паузе между импульсами постоянная составлящая вызывает восстановление на катоде только катионов ртути, а воздействие импульса вызывает также восстановление катионов щелочного или щелочноземельного металла. Длительность операции осаждения амальгамы щелочного или щелочноземельного металла (длительность катодных импульсов) выбирают в диапазоне 10 -10са отношение длительностей операции окисления амальгамы и осаждение амальгамы - в интервале 2-1000, что обеспечивает быстрое и качественное амальгамирование образца,В предлагаемом способе используют два режима электролиза, Первый режим предназначен для получения амальгамы щелочного(щелочноземельного) металла на амальгамируемой поверхности. СледоватОльно, в этом случае электрические параметрц режима обеспечивают одновременное восстановление на катоде ионов ртути и щелочного (щелочноземельного) металла. Значение напряжения, при котором восстанавливаются названные ионы, зависит не только от качественного, но и количественного состава электроллта, Поэтому в каждом случае для выбора конкретного значения напряжения следует пользоваться табличными данными, например значениями потенциала полярографической полуволны.Второй режим электролиза используют одновременно для окисления амальгамы щелочного металла и восстановления катионов ртути, Так как потенциал окисления амальгамы щелочного металла и потенциал восстановления катионов ртути также зависят от качественного и количественного состава электролита, то значение параметра этого режима необходимо определять также по табличным данным, например по значениям потенциала полярографической полуволны,Длительность операции нанесения амальгамы выбирают такой, чтобы на амальгамируемой поверхности образовалась жидкая амальгама щелочного (щелочноземельного) металла, Длительность операции окисления выбирают достаточной для разложения амальгамы, чтобы исклочить систематическое повышение концентрации амальгамы в ходе амальгамирования, так ак последнее може приводить к образова. нию ндсцще 4 ной (твердой) амальгам Перемешивание раствора способствуетболее бцстрому удалению пузырьков газа самальгамируемой поверхности на обеихстадиях процесса и устраняет изменения5 рН раствора вблизи амальгамируемой поверхности в ходе амальгамирования.Указанный в табл.1 уиапазон концентрации ионов ртути 10 -102 моль/дмз, аионов щелочного (щелочноземельного) ме 10 талла 10 -10мольдм позволяет наносить на амальгамируемую поверхностьтонкий (толщиной порядка 10 мм) слой ртути, что важно при изготовлении ртутныхпленочных электродов.15 Для осуществления способа можно использовать обычные полярографическиеприборы, так как подавляющее большинство их имеет потенциометрический режимвключения электрохимической ячейки. В20 представленных примерах амальгамирования осуществляют непосредственно в электрохимической ячейке полярографическогоприбора (хронопотенциометра), для чегоподложку измерительного полярографиче 25 ского электрода, представляющую собой торец впаянной в стеклянный капиллярплатиновой проволоки диаметром 0,1 мм,обезжиривают (например, ацетоном), промывают концентрированной азотной кисло 30 той, споласкивают дистиллятором изакрепляют в патроне мешалки трехэлектродной электрохимической ячейки. Последнюю заполняют подкисленными солянойили азотной кислотой до рН 1-2 раствором,35 содержащим 2 10 М Нц(МОЗ)2 и 10 МКаС 1. Включают мешалку электрохимической ячейки и термостатируют ее до 30 М.Анод (вспомогательный электрод электрохимической ячейки) изготовлен из платины40 и имеет площадь 1 см; электрод сравнения- насыщенный хлорсеребряный; катодомвключают подложку измерительного полярографического электрода, Электрохимическую ячейку подключают к45 хронопотенциометру и осуществляют электролиз в течение 4 мин по предлагаемомуспособу,Ртутный пленочный измерительныйэлектрод после промывки его дистиллято 50 ром готов для выполнения полярографического анализа,Исследование электрода микроскопомпоказали, что на подложке измерительногоэлектрода имеется сплошная (без дефектов)55 пленка ртути.Изготовленный ртутный измерительный полярографический электродиспользуют для инверсионно-хронопотенциаметрического определения переходноговремени (Ь) свинца при его содержании в1680805 ТаблицаУсловия проведения процесса Катодная плотность тока,нА/см ЗЗО Потенциал охлакленняамальгамы 8(натрий) Температура раствора С 30 30 30 ЗО ЭО ЗО 30 Однократная длительность операции осахдения амальгамы, с 2 1 О О 2 От 5 О 10 э 2 10 к ЬО Однократная длительность операции окисления ртути, с 8 1 О8 1 О 9,9995 10 1,9 10 9 10" 8 10 904 10 1,9 1 О Число повторенияоперации нанесенияи окисления амальэу2,4 1 О 1,8 1 О 12 1 О 1,5 1 О 2,4 О 1,5 1 О 6 10 О 8 Суммарное время осавдения амапьгаа с 6 10 ЗЬ 15 60 480 15 Суммарное время окисления амальгамы, с14 4 192 119,994 285 240 80 285 92 720 Суммарное время амальгамирования обраэця, с 2 0 1200 120 300 240 300 ЗОО 100 180 Амальгамируемый материал Платина Платина Никель Платиноиридиевыйсплав Платина Платина Платина Никель Охисление амальгаэл проводят путем обработки ее водой после навлечения элехтроды нэ ванны,растворе 0,1 мг/дм (измерения выполненыс помощью хронопотенциометра),Результаты 30 последовательных измерений значения Ь представлены в табл,2.По этим данным найдены среднее значение 1 и (141 мс) и относительное стандартное отклонение (1,8), Полученноезначение относительного отклонени)((обычно в полярографии оно составляет менее 3-5 ь) подтверждает возможность использования предлагаемого способаамальгамирования металлов для изготовления ртутных полярографических электродовна металлических подложках,Предлагаемый способ для изготовления 15полярографических электродов позволяетварьировать время электролиза, регулировать в широких пределах толщину ртутногопокрытия и получать сплошную пленку ртути толщиной порядка 10 з мм. 20Кроме того, данный способ позволяетне только сократить затраты времени напроцесс, но и эа счет проведения амальгамирования и окисления на катоде в одном итом же растворе в потенциостатическом ре жиме существенно упростить его автоматизацию. Формула изобретения 1. Способ амальгамирования металлов, включающий многократное циклическое электрохимическое осаждение амальгамы щелочного или щелочноэемельного металла на катоде из раствора, содержащего соединение ртути, ионы щелочного или щелочно- земельНого металла, с последующим ее окислением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени процесса, окисление амальгамы проводят на катоде непосредстенно после амальгамирования в том же растворе, причем обе операции осуществляют в потенциометрическом режиме при напряжении отдо -6 В для осаждения амальгамы и от -0,1 до -0,3 В для ее окисления при перемешивании раствора, в который дополнительно вводят минеральную кислоту до рН 1 - 2,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве минеральной кислоты вводят соляную или азотную кислоту. Г Ч 756 Т8 "9(иэвестный)1680805 таблица 2 онеричнереиия 1 2 3 4 5 б 7 8 9 1 О2 13 4 5 6 не 4 1 142 139 143 39 139 138 139 139 142 139 142 144 43 138 145 родолиеиие табл. 2 Нодаричнерения нс 42 140 142 41 142 138 147 138 144 136 142 144 140 145 Составитель Е.Кубасоваедактор М.Петрова Техред М,Моргентал Корректор С,Черн Производственно-из аказ 3288 ВКИИП 7 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4775 льский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101