Способ определения содержания ионов металла в ионите

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1722056 А 51)5 0 01 й 31/00 дай ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОГКРЫТИРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛА В ИОНИТЕ(57) Изобретение относится к способам определения содержания ионов металла вионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологических процессов переработки сырья с цельюповышения точности анализа и сокращениявремени определения сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного илипирокатехинового типа, Для этого в ходе Изобретение относится к способам оп ределения содержания ионов металла вионите и может быть использовано в системе аналитического контроля технологических процессов переработки растворов,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ определения содержанияметалла в ионите, включающий десорбциюметалла раствором с получением концентрированного злюата, измерение концентрации металла в элюате и расчетсодержания металла в процентах от массыион ита,Недостатком способа является высокаяпродолжительность анализа (8-12 ч в зависимости от квалификации персонала). анализа измеряют отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны, скорость фильтрации и объем раствора с последующим расчетом содержания ионов сурьмы в ионите по уравнениюЕ =0- К 1 А 1 02+КО(Ат - Г 2 Ц Оз+14Кззп - ЕзЕ 18 Сгде Е - содержание сурьмы в ионите; А 1 - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны; А 2 - скорость фильтрации; Аз - объем раствора; Вз - эквивалент сурьмы в сорбционном процессе. Константы: С=85,572; 01=66,19," О 2=53,38; Оз=37,31; Г=1,557; Г 2=30; Гз=20; К 1=-0.349., К 2=0.021; Кз=1,901. Погрешность определения составляет 0,12-0,54 6 (по прототипу 42,2). ф снижается продолжительность анализа до 5-10 мин (8 - 12 ч по прототипу), 1 табл. Цел ь изобретения - повышение точности анализа и сокращение времени при определении сурьмы в комппексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа.Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение объема раствора и расчет содержания металла в ионите, дополнительно измеряют отношение высоты слоя ионита:к диаметру колонны и скорость фильтрации раствора, а содержание металла в ионите определяют по уравнению: Е=О 1 - К 1 А 1) О 2+К 2(А 2-Г 2 Ц Оз+14 й - ЕзЕз 8 Содержание сурьмы в ионите;5 10 15 20 30 35 40 45 50 А - отношение высоты слоя ионита к диаметру колонны;Аг - скорость фильтрации;Аз - объем раствора;Вз - эквивалент металла в сорбционном процессе;Константы: О - значения функции в критических точках;О 1=66,19; Ог=53,38; Оз=37,31;К - значения изменения функции Е при изменении факторов А на единицу, К 1=0,349; Кг=0,021; Кз=1,901; Е - значения факторов в критических точках, Е 1=1,557; Ег=30; ЕЗ=20; С=85,572,ДОказательством существенности отличий является отсутствие сведений об использовании режимных параметров А 1 и Аг в совокупности с А 1 для определения содержания металла в катионите, Точность определения повышается за счет исключения операции измерения концентрации металла в исходном и конечном растворах.Необходимость исключения этой операции при сорбции сурьмы обусловлена тем, что степень извлечения сурьмы иэ циркулирующего в замкнутом технологическом (электрофинировочном) цикле раствора находится в пределах ошибки анализа. Содержание сурьмы в растворе изменяется в пределах 0,6 - 1,1 г/л (0,005-0,009 моль/л), Колебание концентрации в таком интервале с позицией эквивалентности обмена не влияют на динамику процесса, которая чувствительна лишь к концентрациям выше 0,1 моль/л. Оперативность определения повышается за счет исключения операции десорбции и аналитического измерения концентрации по прототипу.Характер зависимости Е от А 1 противоположен общепринятому. Характер зависимости Е от Хз соответствует общепринятому представлению. Определенность в характере влияния Аг на Е в общепринятыхположениях отсутствует. П р и м е р, В колонны емкостью 1 л различного диаметра загружают селективный к сурьме в растворах сложного состава ортодифенольный комплексообразующий ионит ПКС (аббревиатура "пирокатехин и сурьма") стандартного зернения 0,4-0,8 мм в определенном количестве. Через слой ионита, промытого водой, фильтруют раствор с содержанием, г/л: сурьма 0,6-1,1; серная кислота 93,4 - 135,5; медь 44,8-52,9, никель 14,5 - 26,8. кальций 0,6-0,9; магний 0,5-41,3; железо 0,5 - 0,8, отбираемый из товарных серий электрофинированного производства и возвращаемый после сорбции в циркуляционные баки того же производства, В процессе сорбции фиксируют предусмотренные известным и предлагаемым способом показатели: концентрации сурьмы в исходном и конечном растворах, объем раствора, отношение высоты слоя ионита в момент анализа (поскольку возможен унос ионита) к диаметру колонны, скорость фильтрации. По окончании процесса, определяемом произвольно на любой стадии насыщения (с целью оцен-. ки интервалов применения способа), ионит промывают водой, десорбируют сурьму 6 Н соляно-кислым раствором, промывают водой и используют в следующем цикле. В элюате броматометрически определяют содержание сурьмы и с учетом объема элюата и массы ионита рассчитывают содержание сурьмы в ионите по известному способу (фактическое содержание по прототипу). Продолжительность определения 8 - 12 ч. Точность определения после сопоставленияс данными весового а:лиза и анализа получаемого сурьмяного концентрата принятав качестве эталонной. В ряде опытов предприняты попытки определения содержания металла в ионите по разнице концентраций сурьмы в исходном растворе и фильтрате. Установлено, что после выхода иэ слоя первьх 100 уд. об. фильтрата, исчезает дифференциация концентрации сурьмы в исходном и конечном растворах и в дальнейшем концентрация сурьмы в фильтрате, определяемая спектрофотометрически ("Перклен - Эльмер") совпадает с концентрацией сурьмы в исходном растворе. Дополнительными опытами установлено, что степень извлечения сурьмы из 101-го и 201-го удельных объемов составляет 7-8, а фактическое содержание сурьмы в ионите составляет 126,2 и 179,5 мг/г соответственно. Ошибка определения 42,20 ь, продолжительность анализа 1,25-1,5 ч.На основании аналитических измерений рассчитывают содержание сурьмы в ионите по предлагаемому способу по уравнениюЕ=(О 1-К 1 А 1) (Ог+Кг(Аг - Ег)г) (Оз+14+ Кз -РзГ 1 В С где Е - содержание сурьмы в ионите, мг/г;А 1 - отношение высоты слоя ионита кдиаметру колонныАг - скорость фильтрации раствора,уд.об./ч;Аз - объем раствора, уд. обВз=40,583 - эквивалент металла в сорбционном процессе,1727056 сокращение простоев на 30-50. Кроме того, предлагаемый способ позволяет сократить расход десорбирующего раствора на единицу массы сурьмы в 2,2-3,2 раза за счет повышения степени насыщения ионита металлом,Формула изобретения Способ определения содержания ионов металла в ионите, включающий фильтрацию раствора через колонну с ионитом; измерение объема раствора и последующий расчет, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности анализа и сокращения времени при определении сурьмы в комплексообразующем ионите ортодифенольного или пирокатехинового типа, дополнительно измеряют отношение высоты слоя ионитэ к.диаметру колонны и скорость фильтрации, а содержание рассчитывают по уравнению ПродолжиПоказателТу,Я= оп = иза 5-10 мин. ределения по ЛЬНОСТЬ Э ТОЧНОСТИ 09: 1/29= 0,094+КгАг Е=О 1-К 1 А 4 з 1 Р 18 Ссурьмы в ионите;ВЫСОТЫ СЛОЯ ИОНИ где Е - содержаниеА 1 - отношени диаметру колонны;Аг - скорость ф Аз - объем раст Вз - эквивалент процессе,Константы: С = =53,38; Оз=37,3 К 1=0,349; Кг=0,0 льтрации; ора;сурьмы в сорбционно 5;572; 01 = 66,19; Ог = 1=1,557; Ег=30; Ез=20; Кз=1,901. 1; Е21; о е жание с ьмц в ионите, мг/ Объем раста ра, уд.об. Аз Отношение высоты слоя диаметру А Скорость фильтрацииудоб /ч Аг Среднеквадратичная ошибка Е - Е актг Расчет,Факт, Ефакт 30 30 30 30 49,60,11,71,8549,60,11,7 0,0728 0,1849 0,3364 5 3 Константы: С = 85,572; 01- 66,19; 02- =53,38; Оз =37,31; Е 1=1,557; Ег=30; Ез = 20; К 1=0,349; Кг=0,021; Кз=1,901.Результаты представлены в таблица в сопоставлении с фактическим содержанием 5 сурьмы в ионите, рассчитанном по прототипу (Ефакт)Среднеквадратичная ошибка уравнения: Г= Я(Е - Ефвк /и =751329- 10 - 0,509 мг/г. где Я - стандартное отклонение среднегоп - число определений;+ Ь=Ят=0,0945 2,04= 0;193, 2 где Ь- доверительный интервал;табличный коэффициент нормированных отклонений для доверительной вероятности 0,95 и п=29,Точность определения при доверитель ной вероятности 0,95 составляет Ю 193 мг/г.Как показали результаты испытаний предлагаемый способ обеспечивает повы-. шение точности Определения (ошибка анализа 0,509 мг/г или 0,12 - 0,54 против 42,2 по известному способу); снижение продол-. жительности анализа до 5-10 мин против 8-12 ч по известному способу; упрощение анализа за счет исключения операций отбора проб и аналитических измерений; првц шение производительности процесса и 100 100 100 100 100 100 100 200 200 200, 200 200400 400 127,3 126,27 126,2 126,07 124,06 120,7 94,09 181,19 179,6 179,5 176,45 133;83 332,15 264,61 127,75 127,9 126,8 125,8 123,94 122,22 94,94 181,54 180,07 179,5 176,16 133,55 331,72 264,03 0;2029 0,06760,360,0729 0,0144 0,2304 0,7225 0,1225 0,2209 0,0000 0,08411727056 Продолжение таблицы Со е жаниес ьмывионите,мг/г Скорость фильтрации,уд,об./ч А 2Отношение вйсоты слоя к диаметру А 1Расчет, Е факт, Ефакт Среднеквадратичная ошибка (Е%оставитель А. Шубинокехред М.Моргентал орректор Т. Ма ец СССР т "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 роиэводственно-издательский ко 1,8549,60,11,71,8549,60,11,71,8251049,6 Редактор Ю. Середа Заказ 1276 ВНИИПИ Госуд 30 30 30 30 30 30 30 .30 30 30 30 30 30 30 30 400 400 400 600 600 600 600 600 800 800 800 800 800 800 800 264,47 259,97 197,18 340,95 338,07 337,89 332,13 251,91 407,41 404,0 403,79 403,36 399,91 386,16 301,01 263,94 260,33 197,91 341,44 338,73 337,18 331,81 251,07 408,03 404,55 404,0 403,35 400,37 . 385,5 301,78 0,2809 0,1444 0,5329 0,2400 0,4356 0,5041 0,1024 0,7056 0,3481 0,3025 0,04431 0,0000 0,2116 0,43560,5329