CS252330B1

CS252330B1 - Method of boron's quantitative separation in diamond by means of pyrohydrolysis

Info

Publication number: CS252330B1
Application number: CS862252A
Authority: CS
Inventors: Josef Novak; Pavel Vyhlidka
Original assignee: Josef Novak; Pavel Vyhlidka
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS225286A1

Abstract

Způsob kvantitativního oddělováni boru v diamantu pyrohydrolysou, při kterém se pyrohydrolysa provádí v křemenné trubici v pseudoadiabatických podmínkách nestálé tenze přehřívané vodní péry, nasycené při 100 “C v proudu kyslíku a při kolísání teploty v reakčním prostoru trubice v rozmezí + ,5 °C pracovní teploty, v přítomnosti katalyzátoru při teplotě v rozmezí 900 až 1 150 °C v proudu vodní páry, přičemž katalyzátorem je sůl manganatá jako je ětavelan nebo uhličitan.Quantitative separation method boron in diamond pyrohydrolysis in which pyrohydrolysis is performed in quartz tube under pseudoadiabatic conditions unsteady tension overheated water feathers, saturated at 100 ° C in the oxygen stream and at temperature fluctuations in the tube reaction space in the range of +, 5 ° C working temperature, in the presence of catalyst at temperature in the range of 900 to 1150 ° C in a water stream steam, the catalyst being a manganese salt such as oxalate or carbonate.

Description

Vynález ae týká kvantitativního oddělování boru k jeho následnému stanovení v brusných a leětících prášcích na basi diamantu pomocí pyrohydrolytické metody. Přesněji řečeno předmětem vynálezu je oddělování boru od doprovodných prvků, zejména od uhlíku a dusíku, to jest vysoce stabilních fází, ve kterých je bor vázán jako nečistota, fyzikální a mechanické vlastnosti diamantových prášků pro broušení a leštění jsou nejen nezávislé na tvaru jejich částic a na přítomnosti kovových nečistot, ale i na obsahu některých nekovů jako je bor, dusík nebo nediamantový uhlík.The invention relates to the quantitative separation of boron for its subsequent determination in diamond-based abrasive and polishing powders by the pyrohydrolytic method. More specifically, it is an object of the invention to separate boron from accompanying elements, in particular 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 presence of metallic impurities, but also on the content of some non-metals such as boron, nitrogen or non-diamantic carbon.

Je známo, še bor je přítomen v diamantu ve formě rozpuštěného karbidu nebo/a nitridu boru s mřížkovými parametry blízkými diamantu (a^ + 3,560 A, = 3,615 A) a že slouží jako jeden z katalyzátorů teplotní fázové přeměny uhlíku. (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. '10). Je také známo, že stanovení boru v pevných materiálech je mnohdy obtížné již od převádění vzorku do roztoku se zřetelem k snadné těkavosti některých sloučenin boru a vzhledem k možnosti kontaminace s reakčníml nádobami a prostředky. Mimoto reakce iontů boru s organickými barvivý jsou málo selektivní, nebot podle druhu použitého barviva je stanovení boru rušeno nejen různými ionty, ale i mnohými anionty. Proto se bor zpravidla odděluje od doprovodných prvků destilací, extrakcí nebo pyrohydrolysou (Babko A. Κ., Pilipenko T. A.: Photometric analysis-methods determining non metala Hakl. Mír, Moskva 1974).It is known that boron is present in a diamond in the form of dissolved carbide and / or boron nitride with lattice parameters close to the diamond (α? + 3.560 Å, = 3.615 Å) and serves as one of the catalysts of the carbon phase thermal phase conversion. (Nazarchuk N.N. et al .: Poroshkovaya metallurgy 2/20 /, 47/1964, and Bagdazarjan VS et al .: Mater. 4 and Sovershche Neorg. Chim., Ed. Babajan GG, Yerevan 1976, p. .10). It is also known that the determination of boron in solid materials is often difficult from the time of sample transfer into solution with respect to the easy volatility of some boron compounds and the possibility of contamination with reaction vessels and compositions. Moreover, the reactions of boron ions with organic dyes are of little selective since boron determination is not only disturbed by various ions but also by many anions depending on the type of dye used. Therefore, boron is generally separated from the accompanying elements by distillation, extraction or pyrohydrolysis (Babko A. Κ., Pilipenko T. A .: Photometric analysis methods non-metal Hakl. Mir, Moscow 1974).

V případě, že se na diamantové materiály použije destilace nebo extrakce, vyžadují tyto metody vhodné převedení analysovaného materiálu do roztoku. Použití kyseliny fluorovodíkové ve směsi s peroxidem vodíku nebo s minerální kyselinou za zvýšeného tlaku a teploty v autoklavu s teflonovou vložkou, která jsou jinak vhodné pro rozklad karbidu nebo nitridu boru, je vzhledem k nerozpustnosti uhlíkové fáze použitelné pouze v případě, kdy se jedná o stanovení boru v povrchu diamantových vzorků. Konečně je také znám způsob rozkladu pro stanovení kovů s použitím alkalického dusitanu nebo dusičnanu, ten však nelze pro stanovení boru použit, protože oba uvedené anionty ruší vlastni fotometrii boru. Pyrohydroly ti.cký postup používaný například pro oddělení boru ze skel, kovů, silikátových a hlavně keramických materiálů vyžaduje teplotu až 1 400 °C realizovanou v píckách s platinovým vinutím, kdy lze rozložit hexagonální i kubický nitrid boru (Williams J. P. a kol. Anal. Chem. 3’. 1560/1959).If distillation or extraction is applied to the diamond materials, these methods require suitable dissolution of the analyzed material. The use of hydrofluoric acid in admixture with hydrogen peroxide or mineral acid at elevated pressure and temperature in a teflon-lined autoclave, which are otherwise suitable for decomposition of boron carbide or nitride, is only usable due to the insolubility of the carbon phase when of boron in the surface of diamond samples. Finally, a decomposition method for the determination of metals using an alkali nitrite or nitrate is also known, but this cannot be used for the determination of boron because both of these anions interfere with the boron's own photometry. The pyrohydrolyte process used, for example, to separate boron from glass, metal, silicate, and especially ceramic materials, requires a temperature of up to 1400 ° C in platinum winding furnaces to decompose hexagonal and cubic boron nitride (Williams JP et al. Anal. Chem., 3, 1560/1959).

Výše uvedené nevýhody nemá tento vynález, jehož předmětem jest způsob kvantitativního oddělování boru v diamantu pyrohydrolysou při kterém se pyrohydrolysa provádí v křemenné trubici v pseudoadiabatických podmínkách nestálé tenze přehřívané vodní páry nasycené při 100 °C, v proudu kyslíku a při kolísáni teploty v reakčnim prostoru v rozmezí + 15 °C pracovní teploty, v přítomnosti katalyzátoru při teplotě v rozmezí 900 až 1 150 °C v proudu vodní páry. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se jako katalyzátoru použije soli mangaté, jako je uhličitan nebo šíavelan.The present invention does not have the above object to provide a method for quantitatively separating boron in a diamond by pyrohydrolysis in which pyrohydrolysis is carried out in a quartz tube under pseudoadiabatic conditions of unstable pressure of superheated water vapor saturated at 100 ° C, oxygen flow and temperature fluctuations in the reaction space. a range of + 15 ° C operating temperature, in the presence of a catalyst at a temperature in the range of 900 to 1150 ° C in a steam stream. The present invention provides a process in which manganese salts such as carbonate or oxalate are used as catalysts.

Výhodou uvedeného postupu je kvantitativní oddělení boru rozkladem vzorku včetně resistentních sloučenin boru v uzavřeném prostoru při poměrně nízké teplotě se současným oddělením kovových nečistot. Dále snížená kontaminace vzorku vlivem reakčního zařízení nebo chemikáliemi a tím zvýšení hodnoty slepého pokusu, tedy získání roztoku boru prostého všech solí s výjimkou halogenidů například fluoridů. Využitím vhodné fotometrické koncovky k vyhodnocení obsahu boru, totiž využitím tvorby barevného iontového associátu například methylenové modři nebo krystalové zeleni s fluoroboritanem lze eliminovat 1 vliv přítomného fluoridu ve vzorku na stanovení boru. Vhodnou navážkou vzorku a jeho vhodným pipetováním lze dobře regulovat rozsah použití postupu v rozmezí desetitisícin až desetin obsahu boru ve vzorku.An advantage of this procedure is the quantitative separation of boron by decomposition of the sample including resistant boron compounds in an enclosed space at a relatively low temperature with simultaneous separation of metallic impurities. Further, reduced contamination of the sample due to reaction equipment or chemicals, and thus an increase in the blank value, thus obtaining a salt-free boron solution with the exception of halides such as fluorides. By utilizing a suitable photometric endpoint to evaluate the boron content, namely, the use of the formation of a colored ionic associate, for example, methylene blue or crystal green with fluoroborate, can eliminate the effect of the fluoride present in the sample on boron determination. By appropriately weighing the sample and pipetting it appropriately, the range of application of the process can be well controlled in the range of tens to tenths of the boron content of the sample.

Příklady provedení (1) Navážka 30 mg vzorku a 0,2 g šíavelanu manganatého ve vyčištěné křemenné lodičce se pomocí pinsety vpraví do py rohydrolytické křemenné trubice umístěné v peci a spojené s baňkou obsahující vodu. Aparaturou se probublévá zvolna kyslík. Teplota v peci se postup ně zvyšuje až na 1 050 °C za současného nezávislého zahřívání vody v destilační bance. Kondensót se jímá do 5 ml iontoměničové vody umístěné v polyethylenové kádince. Pyrohydrolysa se provádí tak dlouho, až v předloze nakondensuje cca 40 ml kondensátu.EXAMPLES (1) A 30 mg sample and 0.2 g of manganese oxalate in a purified quartz boat were charged with a pinet into a py rohydrolytic quartz tube placed in an oven and connected to a flask containing water. Oxygen is slowly bubbled through the apparatus. The temperature in the furnace is gradually increased up to 1050 ° C with simultaneous heating of the water in the distillation flask. The condensate is collected in 5 ml of ion exchange water placed in a polyethylene beaker. Pyrohydrolysis is carried out until it condenses approximately 40 ml of condensate in the sample.

K získanému roztoku se přidá 0,5 ml konc. kyseliny fluorovodíkové, a 0,5 ml 30% peroxidu vodíku. Vzorek se ponechá stát 16 hodin, pak se vzorek převede do dělící nálevky, přidají se 2 ml 0,002 5 mol. roztoku methylenové modři a 15 ml 1,2-dichloretanu. Extrakce se provede intensivním třepáním po dobu 1 minuty. Spodní organická fáze se převede do druhá dělící nálevky obsahující 10 ml ionexové vody, obsah děličky se třepá intensivně minutu. Po rozdělení fází se organická vrstva odfiltruje přes vatu do kyvety o délce cm. Absorbance roztoku se měří při vlnové délce 660 nm proti nulovému bodu kalibrační křivky bez obsahu boru.0.5 ml of conc. and 0.5 ml of 30% hydrogen peroxide. The sample is allowed to stand for 16 hours, then the sample is transferred to a separatory funnel, 2 ml of 0.002 5 mol. solution of methylene blue and 15 ml of 1,2-dichloroethane. Extraction is performed by vigorous shaking for 1 minute. The lower organic phase was transferred to a second separatory funnel containing 10 ml of ion exchange water, the contents of the divider were shaken vigorously for one minute. After phase separation, the organic layer is filtered through cotton into a cm 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 rozmezí 0,1 až 1,0 fig boru tak, že k odpipetovanému podílu standardního roztoku boru zředěnému na 40 ml vodou v kádince se přidá 0,5 ml HF konc. a 0,5 ml HgOg ponechá stát 16 hodin a dále se postupuje výěe uvedeným způsobem.Plot a calibration curve between 0,1 and 1,0 fig boron by adding 0,5 ml HF conc. To a pipetted portion of the standard boron solution diluted to 40 ml with water in the beaker. and 0.5 ml of HgOg were allowed to stand for 16 hours and then proceeded as above.

(2) Postupuje se stejně jako je uvedeno v příkladu (1), avšak s tou změnou, že namísto štavelanu manganatého se jako katalyzátor použije 0,1 g uhličitanu manganatého.(2) The procedure is as described in Example (1), except that 0.1 g of manganese carbonate is used as the catalyst instead of manganese oxalate.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method for quantitatively separating boron in a diamond by pyrohydrolysis in which pyrohydrolysis is carried out in a quartz tube under pseudoadiabatic conditions of unstable pressure of superheated steam, saturated at 10 ° C in an oxygen stream and at a temperature fluctuation in the tube reaction space of + 15 ° C operating temperature, The presence of a catalyst at a temperature in the range of 900 to 1150 ° C in a water vapor stream, characterized in that the catalyst used is a manganese salt such as oxalate or carbonate.