CS250478B1

CS250478B1 - A method for quantitatively separating boron in diamond by pyrohydrolysis

Info

Publication number: CS250478B1
Application number: CS894385A
Authority: CS
Inventors: Josef Novak; Pavel Vyhlidka
Original assignee: Josef Novak; Pavel Vyhlidka
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Způsob kvantitativního oddělování boru diamantu pyrohydrolýzou, při kterém se pyrohydrolýza provádí v křemenné trubici v pseudoadiabatických podmínkách nestálé tenze přehřívané vodní páry nasycené při 100 °C, v proudu kyslíku a při kolísání teploty v rozmezí ± 15 CC dané pracovní teploty v reakčním prostoru trubice, v přítomnosti oxidů Mn2+, 3+, 4+ jako katalyzátoru, za teploty v rozmezí 900 — 1 150 °C v proudu vodní páry.A method for quantitative separation of boron from diamond by pyrohydrolysis, in which pyrohydrolysis is carried out in a quartz tube under pseudoadiabatic conditions of unstable tension of superheated water vapor saturated at 100 °C, in a stream of oxygen and with temperature fluctuations within ± 15 °C of the given working temperature in the reaction space of the tube, in the presence of Mn2+, 3+, 4+ oxides as a catalyst, at a temperature in the range of 900 — 1,150 °C in a stream of water vapor.

Description

Vynález se týká kvantitativního dělení boru k jeho následnému fotometrickému stanovení například methylenovou modří v brusných a leštících prášcích na bázi diamantu pomocí pyrohydrolytického dělení od doprovodných kovových prvků a zejména od uhlíku a dusíku, tedy vysoce stabilních fází, ve kterých je· bor vázán jako nečistota. Fyzikální a mechanické vlastnosti diamantových prášků pro broušení a leštění jsou nejen nezávisdé na jejich tvaru částic a přítomnosti kovových nečistot, ale i na obsahu nekovů jako boru, dusíku, nebo nediamantového uhlíku.The invention relates to the quantitative separation of boron for its subsequent photometric determination, for example by methylene blue in diamond-based abrasive and polishing powders, by pyrohydrolytic separation from metal accompanying elements and in particular from carbon and nitrogen, i.e. highly stable phases in which boron is bound as an impurity. The physical and mechanical properties of diamond grinding and polishing powders are not only independent of their particle shape and the presence of metal impurities, but also of the content of non-metals such as boron, nitrogen or non-diamantic carbon.

Je známo, že bor je přítomen v diamantu ve formě rozpuštěného karbidu nebo/a nitridu boru s mřížkovými parametry blízkými diamantu (a_d = 3,560 A, a_BN = 3,615 A] a slouží jako jeden z katalyzátorů teplotní fázové přeměny uhlíku. Uvedené sloučeniny se vyznačují velkou tepelnou a chemickou odolností. (Nazarčuk Τ. N. a kol.: Poroškovaja metalurgija 2(20), 47/1964, a dále Bagdazarjan V. S. a kol.: Mater. 4. resp. soveršč. neorg. chim.; Ed; Babajan G. G., Jerevan 1976, str. 110). Je také známo, že stanovení boru v pevných materiálech je mnohdy problematické již od předvádění vzorku do roztoku vzhledem k snadné těkavosti některých sloučenin boru a vzhledem k možnosti kontaminace s reakčními nádobami¹ a· pomůekamk Reakce iontů boru s organickými barvivý jsou málo selektivní, podle druhu zvoleného barviva je totiž stanovení rušeno nejen různými kovovými ionty, ale i mnohými anionty. Proto se bor zpravidla odděluje od doprovodných prvků destilací, extrakcí nebo pyrohydrolýzou (Babko A. K., Pilipenko T. A.: „Photometric analysis-methods determining non metals“ Nakl. Mir, Moskva 1974).Boron is known to be present in a diamond in the form of dissolved carbide and / or boron nitride with lattice parameters close to the diamond (a _d = 3.560 A, and _B N = 3.615 A) and serves as one of the catalysts of the carbon phase thermal phase conversion. (Nazarchuk N. N. N. et al .: Poroskovaya metallurgija 2 (20), 47/1964, and Bagdazarjan VS et al .: Mater 4. and sovershch neorg. chim .; Ed; Babajan GG, Yerevan 1976, p. 110. It is also known that the determination of boron in solid materials is often problematic from demonstration into solution due to the easy volatility of some boron compounds and the possibility of contamination with reaction vessels ¹ and · The reactions of boron ions with organic dyes are poorly selective, since the determination of the dye is disturbed not only by different metal ions but also by many anions. elements by distillation, extraction or pyrohydrolysis (Babko AK, Pilipenko TA: 'Photometric analysis methods non-metals') Nakl. Mir, Moscow 1974).

V případě použití destilace nebo extrakce materiály na bázi diamantů vyžadují tyto postupy vhodné převedení analyzovaného materiálu do roztoku. Je známo použití kyseliny fluorovodíkové ve směsi s peroxidem vodíku nebo s minerální kyselinou za zvýšeného tlaku a teploty v autoklávu s teflonovou vložkou pro rozklad karbidu nebo nitridu boru, ale vzhledem k nerozpustnosti uhlíkové fáze je to použitelné pouze v případě, kdy se jedná o stanovení boru v povrchu diamantových vzorků. Je také znám způsob rozkladu pro stanovení kovů s použitím alkalického dusitanu nebo dusičnanu, ten však nelze pro stanovení boru použít, protože oba uvedené anionty ruší vlastní fotometru boru. Pyrohydrolytícký postup používaný například pro oddělení boru ze skel, kovů, silikátových a hlavně keramických materiálů je méně vhodný, protože vyžaduje teplotu až 1400 °C uplatňovanou v píckách s platinovým vinutím, kdy lze rozložit hexagonální i kubický nitrid boru (Williams J. P. a kol.: Anal. Chem. 31, 1 560/ /1959).If diamond-based materials are used for distillation or extraction, these procedures require appropriate dissolution of the analyzed material. It is known to use hydrofluoric acid in admixture with hydrogen peroxide or mineral acid at elevated pressure and temperature in an autoclave with a teflon liner to decompose boron carbide or nitride, but due to the insolubility of the carbon phase, this is only applicable when boron determination is involved. in the surface of diamond samples. A decomposition method for the determination of metals using an alkaline nitrite or nitrate is also known, but this cannot be used for the determination of boron, since both anions interfere with the boron photometer itself. The pyrohydrolytic process used, for example, to separate boron from glass, metal, silicate, and especially ceramic materials is less desirable because it requires up to 1400 ° C applied in platinum winding furnaces to decompose hexagonal and cubic boron nitride (Williams JP et al .: Anal. Chem., 31, 1560 (1959).

Uvedené nevýhody nemá tento vynález, jehož předmětem jest způsob kvantitativního oddělování boru v diamantu pyrohydrolýzou. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se pyrohydrolýza provádí v křemenné trubici v pseudoadiabatických podmínkách nestálé tenze přehřívané vodní páry nasycené při 100 °C, v proudu kyslíku a při kolísání teploty v rozmezí ± 15 °C v reakčním· prostoru· trubice, v přítomnosti oxidů Mn²⁺, ³⁺, ⁴⁺ jako katalyzátoru,, za teploty v rozmezí 900 — 1 150 °C v proudu vodní páry.The present invention does not have the stated disadvantages of a method for quantitatively separating boron in a diamond by pyrohydrolysis. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process wherein pyrohydrolysis is carried out in a quartz tube under pseudoadiabatic conditions of unstable tension of superheated water vapor saturated at 100 ° C, in an oxygen stream and at a temperature variation of ± 15 ° C in the reaction chamber. Mn ²⁺ , ³⁺ , ⁴⁺ oxides as catalyst, at a temperature in the range 900-150 ° C in a water vapor stream.

Výhodou uvedeného postupu je kvantitativní· oddělení boru z resistentních sloučenin boru v uzavřeném prostoru při poměrně nízké teplotě se současným .oddělením kovových nečistot. .Další, výhodou postupu je snížená kontaminace vzorku, a tím snížení hodnoty slepého pokusu. Výhodou je, že tak může být získán roztok boru prostý všechs olí s výjimkou halogenidů, například fluoridů. Využitím vhodné fotometrické koncovky k vyhodnocení obsahu boru, totiž využitím tvorby- barevného iontového - assoeiátu například methylenové modři nebo krystalové zeleni s fluoroboritanem lze eliminovat i vliv přítomného fluoridu ve vzorku na stanovení boru. Vhodnou navážkou vzorku nebo jeho pipetováním lze dobře regulovat rozsah použití postupu v rozmezí desetitisícin až desetin obsahu-boru ve vzorku.An advantage of this process is the quantitative separation of boron from resistant boron compounds in a closed room at a relatively low temperature with simultaneous separation of metallic impurities. Another advantage of the process is the reduced contamination of the sample, thereby reducing the value of the blank. The advantage is that it is thus possible to obtain a boron-free solution free of all but the halides, for example fluorides. By using a suitable photometric endpoint to evaluate the boron content, that is to say, the formation of a colored ionic assolate, for example methylene blue or crystal green with fluoroborate, can also eliminate the effect of the fluoride present in the sample on boron determination. By appropriately weighing or pipetting the sample, the range of application of the process in the range of tens to tenths of the boron content in the sample can be well controlled.

Příklad provedení:Example:

Navážka 40 mg jemně rozetřeného vzorku a 50 mg MnOz ve vyčištěné křemenné lodičce se pomocí pinzety vpraví do pyrohydrolytické křemenné trubice umístěné v peci a spojené s baňkou obsahující vodu. Aparaturou se probublává kyslík. Teplota v peci· se postupně zvyšuje až na 1050 °C při nezávislém zahřívání vody v destilační baňce. Kondenzát se jímá do 5 ml iontoměničové vody umístěné v· polyethylenové kádince*. Pyrohydrolýza se provádí tak dlouhoj až v. předloze nakondenzuje oca 40 ml kondenzátu. K získanému roztokm se přidá· 0,5 ml konc. kyseliny fluorovodíkové a 0,5 ml peroxidu vodíku. Vzorek se ponechá stát 16 hodin, pak se vzorek převede do dělicí nálevky, přidají se 2 ml 0,1 % váh. modři a 15 ml 1,2-dichloretanu. Extrakce se provede intenzívním třepáním po dobu 1 minuty. Spodní organická fáze se převede do druhé dělicí nálevky obsahující 10 ml ionexové vody a obsah děličky se třepá intenzívně 1 minutu. Po rozdělení fází se organická vrstva odfiltruje přes vatu do kyvety o délce 2 cm. Absorbance roztoku se měří při vlnové délce 660 nm proti nulovému bodu kalibrační křivky bez obsahu boru.The 40 mg finely divided sample and 50 mg MnO 2 in a cleaned quartz boat were weighed into the pyrohydrolytic quartz tube in a furnace and connected to a flask containing water using tweezers. Oxygen is bubbled through the apparatus. The temperature in the furnace is gradually raised to 1050 ° C with the independent heating of the water in the distillation flask. Collect the condensate in 5 ml of ion exchange water placed in a polyethylene beaker. The pyrohydrolysis was carried out until a condensate of 40 ml was condensed in the receiver. 0.5 ml conc. hydrofluoric acid and 0.5 ml of hydrogen peroxide. The sample is allowed to stand for 16 hours, then the sample is transferred to a separatory funnel, 2 ml of 0.1% by weight are added. blue and 15 ml 1,2-dichloroethane. Extraction is performed by vigorous shaking for 1 minute. The lower organic phase is transferred to a second separatory funnel containing 10 ml of ion-exchange water and shaken vigorously for 1 minute. After phase separation, the organic layer was filtered through cotton into a 2 cm long cell. The absorbance of the solution is measured at 660 nm against the zero point of the boron-free calibration curve.

Kalibrační křivka se sestrojí v rozmezíPlot a calibration curve within the range

0,1 až 1,0 ,ug boru tak, že k odpipetovanému podílu standardního roztoku boru zře250 děnému na 40 ml vodou v kádince se přidá 0,5 ml HF konc. a 0,5 ml Η2Ό2, roztok se ponechá v klidu 16 hodin a dále se postupuje výše uvedeným způsobem.0.1 to 1.0 µg of boron by adding 0.5 ml of HF conc. To 50 ml of a standard boron solution diluted to 40 ml with water in a beaker. and 0.5 ml Η2-2, leave the solution to stand for 16 hours and proceed as above.

Claims

SUBJECT

A method of quantitatively separating boron in a diamond by pyrohydrolysis, characterized in that pyrohydrolysis is carried out in a quartz tube under pseudoadiabatic conditions of unstable pressure of superheated steam at 100 ^° C, in an oxygen stream and at a temperature variation of + 15 ° C at a given operating temperature. in the reaction space of the tube, in the presence of Mn ^2+, ^3+, ⁴⁺ catalyst at a temperature ranging from 900 to 1 150 ⁰ C in a stream of water vapor.