Матеріал мембрани іоноселективного електрода для визначення міді в кислих розчинах

Винахід відноситься до фізико-хімічного аналізу, зокрема пристроїв для визначення активності іонів міді в рідких середовищах і може знайти застосування в різних промислових виробництвах, де потрібен контроль і регулювання іонного складу кислого мідьвмісного розчину. Широко відомі іоноселективні електроди для визначення міді в водних розчинах [1,2]. В якості чутливої мембрани в таких електродах використовують суміш сульфідів міді і срібла [1,2]. Мембрани складу 50 моль% Cu2S - Аg2S забезпечують лінійність електродної функції в діапазоні концентрацій від 1 до 10-6 моль/л Сu2+. Робочий діапазон рН такого електроду 1-7. Недоліком матеріалу мембрани на основі Cu2S - Аg2S являється неможливість використання Іонселективного електроду на його основі в кислих технологічних розчинах, для яких рН менше 1. Завданням винаходу являється розширення робочого діапазону рН в межі кислих розчинів. Вказане завдання досягається застосуванням відомої [3] хімічної сполуки Cu6PS5J (йодида пентатіофосфата міді [1]) вперше в якості матеріалу мембрани іоноселективного електроду для визначення міді в кислих розчинах. Приклад. Для добування 10 г речовини брали 4,5428 г Сu, 0,4428 г Р, 2,2920 г S і 3,7228 г CuJ загружали в кварцеву ампулу до вжиною 1610 160 мм діаметром 20 мм. Ампулу відкачують до залишкового тиску 10 -2 Па і проводять синтез. Спочатку нагрівали при 600 К протягом 12 годин, потім температуру піднімали до 973 К і витримували 24 години. Після цього в тих самих ампулах методом хімічних транспортних реакцій (ХТР) вирощували монокристали. Умови росту кристалів: температура гарячої зони 973 К, холодної - 923 К. Час вирощування 15 діб. Із одержаних монокристалів виготовляють плоскопаралельні пластинки товщиною 1-2 мм. Одержані таким чином мембрани шліфують з обидвох сторін, потім одну з них полірують на пасті ГОИ. Шліфовану поверхню знежирюють і срібною пастою прикріплюють мідний струмовідвід. Місце з'єднання струмовідводу Ізолюють епоксидним компаундом. Після цього одержану мембрану з струмовідводом вклеюють в торець полівінілхлоридної трубки відполірованою (робочою) поверхнею ззовні за допомогою епоксидного компаунда. Для вимірювання електродних характеристик застосовують електрохімічну комірку: Ag, AgCI (КСІ) 0,5 моль/л H2SO4 (досліджуваний розчин) М, Ag, де Μ - мембрана із Cu6PS5J. Для мідьселективних електродів калібровочні розчини в межах концентрацій 10-6-10-1 моль/л готують з CuSO4×5Н2О на 0,5 моль/л H2SO4. рН такого розчину дорівнює нулю, що нижче області стабільної роботи відомих електродів. Діапазон робочої області рН визначали виготовленням розчинів, що містять постійну концентрацію. CuSO4 і 0,5 моль/л Na2SO4, a pH доводили розчинами NaOH або H2SO4. Зміни рН контролювали рН-метром паралельно Із зміною потенціалу мідьселективного електроду. Вимірювання ЕРС електрохімічної комірки з досліджуваними електродами здійснюють при допомозі цифрового вольтметру (вхідний опір 1012 Ом). В табл.1 приведена калібровочна характеристика іоноселективного електроду, в якому як мембрана використовувався запропонований матеріал, ЦІ дані одержані при кімнатній температурі в електрохімічній комірці, в якій як електрод порівняння використовувався хлорсрібний електрод ЕВЛ - ІМІ. Вн утрішня порожнина хлорсрібного електроду була заповнена насиченим розчином хлористого калію. Для визначення коефіцієнтів селективності (КCu/іон) використаний метод змішаних розчинів, при якому концентрація мішаючого іону залишається постійною (рівною 0,1 моль/л, а концентрація Іонів міді міняється від 10 до 10 моль/л. В якості фонового розчину використовували 0,5 н H2SO4 . З даних табл.2 видно, що електродна функція по відношенню до іонів міді добре зберігається в присутності великих кількостей двохвалентних металів присутніх, як правило, в технологічних розчинах. Лінійна область електродної функції при рН = 0 знаходиться в межах 10-1-10-6 моль/л Сu2+, межа визначення складає ~10-7 моль/л. Крутизна електродної характеристики складає 28-30 мВ. Час відгуку 10-15 с. Стабільність потенціалу в розчині 10-3 моль/л Сu2+ при рН = 0 протягом 1000 годин безперервної роботи 8 Мв. Тобто, мідьселективний електрод характеризується високими електрохімічними параметрами в кислих (рН < 1) розчинах. Використання Cu6Ps 5J в якості мембрани мідьселективного електроду відкриває можливість використання таких електродів для визначення міді в кислих розчинах (рН < 1), наприклад, в технологічних розчинах електрохімічного нанесення міді із кислих ванн. Електроди на основі мембрани з Сu5РS5J можуть знайти застосування і при контролі ступені вивільнення міді з промивних водгальванічного виробництва.