RU2056635C1 - Method of phase analysis of solid substances - Google Patents

Method of phase analysis of solid substances Download PDF

Info

Publication number
RU2056635C1
RU2056635C1 SU4853287A RU2056635C1 RU 2056635 C1 RU2056635 C1 RU 2056635C1 SU 4853287 A SU4853287 A SU 4853287A RU 2056635 C1 RU2056635 C1 RU 2056635C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
solvent
phase
dissolution
sample
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Малахов
Н.Н. Болдырева
А.А. Власов
Original Assignee
Институт катализа СО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт катализа СО РАН filed Critical Институт катализа СО РАН
Priority to SU4853287 priority Critical patent/RU2056635C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2056635C1 publication Critical patent/RU2056635C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemical analysis. SUBSTANCE: starting solid material is worked with solvent. Composition of solvent or its temperature is changed. Increase of temperature and change of composition of solvent are conducted either by increase of rate and degree of change of temperature and/or composition of solvent with proviso that process of dissolution of phases is slowed down or stopped or by decrease of rate and degree of change of temperature and/or composition of solvent. In this case process of dissolution of at least one element out of mix of analysed substance goes on with significant rate. EFFECT: improved authenticity of phase analysis. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области химического анализа, преимущественно химических методов фазового анализа твердых веществ сложного и заранее не известного фазового состава: минерального сырья и продуктов его переработки, строительных материалов, твердых продуктов химической и других отраслей промышленности, почвы и других объектов окружающей среды, объектов криминалистики и иных твердых веществ различного происхождения и назначения. The invention relates to the field of chemical analysis, mainly chemical methods of phase analysis of solids of complex and unknown phase composition: mineral raw materials and products of its processing, building materials, solid products of chemical and other industries, soil and other environmental objects, forensic objects and other solids of various origin and destination.

Применение известных химических способов для фазового анализа объектов заранее неизвестного фазового состава невозможно без предварительного определения элементного состава, кристаллической структуры, химических и физико-химических свойств каждой из индивидуальных фаз, для чего эти фазы необходимо иметь в чистом виде (выделить из смеси или синтезировать). Метод дифференцирующего растворения не требует предварительного выделения фаз, но не известны способы, обеспечивающие проведение этим методом фазового анализа объектов заранее неизвестного фазового состава [1]
Известный способ фазового анализа, заключающийся в полном растворении навески пробы многофазного твердого вещества и регистрации скорости этого процесса. Определение качественного и количественного фазового состава анализируемого вещества проводят на основании закономерностей изменения во времени соотношений скоростей растворения химических элементов из состава пробы, без использования эталонов индивидуальных фаз. Состав и температуру растворителя для каждой конкретной пробы твердого вещества подбирают предварительно по правилам, принятым в количественном элементном анализе, и изменяют состав и температуру растворителя, переходя от низких концентраций компонентов растворителя и температур к более высоким их значениям в ходе процесса растворения пробы [2]
Однако существующий способ фазового анализа не позволяет быстро, в одном или ограниченном числе экспериментов, определить состав и содержание каждой из фаз в анализируемом веществе, а обеспечивает только получение сведений об одно- или многофазном составе этого вещества.
The use of known chemical methods for phase analysis of objects of a previously unknown phase composition is impossible without first determining the elemental composition, crystal structure, chemical and physico-chemical properties of each of the individual phases, for which these phases must be pure (isolated from a mixture or synthesized). The method of differentiating dissolution does not require preliminary phase separation, but no methods are known that ensure that this method conducts phase analysis of objects of a previously unknown phase composition [1]
The known method of phase analysis, which consists in the complete dissolution of a sample sample of a multiphase solid and recording the speed of this process. The determination of the qualitative and quantitative phase composition of the analyte is carried out on the basis of the laws of change over time of the ratios of the rates of dissolution of chemical elements from the composition of the sample, without using standards of individual phases. The composition and temperature of the solvent for each specific solid sample are pre-selected according to the rules adopted in the quantitative elemental analysis, and the composition and temperature of the solvent are changed, going from low concentrations of solvent components and temperatures to higher values during the process of sample dissolution [2]
However, the existing method of phase analysis does not allow you to quickly, in one or a limited number of experiments, determine the composition and content of each phase in the analyte, but only provides information about the single or multiphase composition of this substance.

Цель изобретения определение элементного состава и количественного содержания отдельных фаз неизвестной структуры в веществах с известным элементным, но неизвестным качественным и количественным фазовым составом, повышение информативности, правильности, воспроизводимости, чувствительности и ускорение фазового анализа. The purpose of the invention is the determination of the elemental composition and quantitative content of individual phases of unknown structure in substances with known elemental, but unknown qualitative and quantitative phase composition, increasing the information content, correctness, reproducibility, sensitivity and acceleration of phase analysis.

Указанная цель достигается тем, что в химических методах избирательного и дифференцирующего растворения при фазовом анализе твердых веществ известного качественного и количественного элементного состава, но неизвестного качественного и количественного фазового состава, включающих проведение процесса последовательного растворения твердых фаз из навески пробы анализируемого вещества, проведение элементного анализа образующегося раствора и определение скорости перехода в раствор химических элементов из навески пробы, нахождение качественного и количественного фазового состава пробы путем расчетов на основе закономерностей изменения соотношений переходящих в раствор элементов, процесс последовательного растворения твердых фаз проводят постепенно повышая температуру растворителя и/или постепенно прибавляя небольшое количества компонентов в растворитель системы "растворяемое вещество растворитель", согласуют частоту и степень изменения температуры и состава растворителя со скоростью перехода в раствор химических элементов из состава пробы следующим образом: увеличивают частоту и степень изменения температуры и состава растворителя в периоды времени, когда процесс растворения всех элементов из состава пробы замедляется или прекращается и наоборот, уменьшают частоту и степень изменения температуры и состава растворителя вплоть до полного его прекращения, когда процесс растворения хоты бы одного, из элементов из состава пробы идет со значимой скоростью. Регистрируемые в таком процессе кинетические зависимости служат исходными данными для расчета качественного и количественного фазового состава пробы. Значимость (незначимость) регистрируемых значений скорости растворения элементов в каждом конкретном случае устанавливают исходя из заданных значений метрологических критериев точности результатов элементного и фазового анализа конкретной пробы. This goal is achieved by the fact that in chemical methods of selective and differentiating dissolution in the phase analysis of solids of known qualitative and quantitative elemental composition, but unknown qualitative and quantitative phase composition, including the process of sequential dissolution of solid phases from a sample of the analyte, conducting elemental analysis of the resulting solution and determining the rate of transition into the solution of chemical elements from a sample sample, finding to qualitative and quantitative phase composition of the sample by calculating on the basis of patterns of change in the ratios of the elements that pass into the solution, the process of successive dissolution of solid phases is carried out gradually increasing the temperature of the solvent and / or gradually adding a small amount of components to the solvent of the "soluble substance-solvent" system, agree on the frequency and degree of change temperature and composition of the solvent with the rate of transition into the solution of chemical elements from the composition of the sample as follows ohm: increase the frequency and degree of change in temperature and composition of the solvent during periods of time when the process of dissolution of all elements from the composition of the sample slows down or stops, and vice versa, reduce the frequency and degree of change in temperature and composition of the solvent until it stops completely when the dissolution process is at least one , from the elements from the composition of the sample comes at a significant speed. The kinetic dependences recorded in such a process serve as initial data for calculating the qualitative and quantitative phase composition of the sample. The significance (insignificance) of the recorded values of the dissolution rate of elements in each case is established based on the specified values of metrological criteria for the accuracy of the results of elemental and phase analysis of a particular sample.

П р и м е р 1. Фазовый анализ нанесенного медно-хромового катализатора полного окисления углеводородов. Катализатор готовят методом пропитки нанесением на поверхность оксида алюминия бихромата меди с последующей термообработкой при 700оС. Элементный состав катализатора, мас. Cu 1,33; Cr (III) 1,64; Cr (VI) н.о. Al 43,4. Из-за низкого содержания меди и хрома фазовый состав активного компонента катализатора методом рентгено-фазового анализа не был установлен.PRI me R 1. Phase analysis of the supported copper-chromium catalyst for the complete oxidation of hydrocarbons. The catalyst is prepared by impregnating alumina applying to the surface of copper dichromate, followed by heat treatment at 700 C. The elemental composition of the catalyst, wt. Cu 1.33; Cr (III) 1.64; Cr (VI) n.a. Al 43.4. Due to the low content of copper and chromium, the phase composition of the active component of the catalyst by the method of x-ray phase analysis has not been established.

При фазовом анализе катализатора предлагаемым способом (статический метод) навеску пробы катализатора с размерами частиц ≅ 0,05 мм, массой 1 г помещали в стакан-реактор, содержащий 100 мл HCl (1:4) с температурой 50оС и при перемешивании проводили процесс растворения. Через каждые 5 мин отбирали пробу раствора, в которой методом атомно-абсорбционной (АА) спектрофотометрии определяли содержание меди, хрома и алюминия. Поскольку уже через 5-10 мин растворения меди прекратилось, а алюминия и хрома не началось изменили состав растворителя, введя 20 мл смеси кислот (H2SO:H3PO4:HClO4 3,5:1:1,5) продолжили нагревание, упаривая H2O и HCl. После этого продолжили нагревание смеси высококипящих кислот, увеличивая температуру растворителя во времени по линейному закону, продолжая отбор проб образующегося раствора и их анализ на содержание всех трех элементов. Когда скорость растворения всех элементов упала до нуля из-за их полного растворения, нагревание прекратили. На основании параметрических зависимостей процесса дифференцирующего растворения пробы был рассчитан ее качественный и количественный фазовый состав. При этом сделано допущение об оксидной природе фаз, поскольку переход в раствор из пробы кислорода не контролировали. Эмпирические формулы фаз рассчитывали, исходя из наклона линейных участков параметрических функций, а количество фаз в пробе по протяженности этих линейных участков. В анализируемой пробе найдены состав и содержание двух фаз: оксида меди CuO 0,5 ± 0,05 мас. твердого раствора оксидов меди и хрома (III) в оксиде алюминия, состава 0,46 CuO · 0,50 Cr2O3 · 28,0 Al2O3 99,5 ± 4,7 мас.In the phase analysis of the catalyst proposed method (static method) weighed catalyst sample having a particle size ≅ 0,05 mm, weight 1 g was placed into a glass reactor containing 100 ml of HCl (1: 4) at 50 ° C and stirring process was performed dissolution. Every 5 minutes, a sample of the solution was taken, in which the content of copper, chromium and aluminum was determined by atomic absorption (AA) spectrophotometry. Since after 5-10 minutes the dissolution of copper ceased, and aluminum and chromium did not start, the solvent composition was changed, adding 20 ml of a mixture of acids (H 2 SO: H 3 PO 4 : HClO 4 3,5: 1: 1,5) continued heating by evaporation of H 2 O and HCl. After that, the mixture of high boiling acids continued to be heated, increasing the temperature of the solvent over time according to a linear law, continuing to take samples of the resulting solution and analyze them for the content of all three elements. When the dissolution rate of all elements fell to zero due to their complete dissolution, heating was stopped. Based on the parametric dependences of the process of differentiating dissolution of the sample, its qualitative and quantitative phase composition was calculated. An assumption was made about the oxide nature of the phases, since the transition to the solution from the oxygen sample was not controlled. The empirical formulas of the phases were calculated based on the slope of the linear sections of the parametric functions, and the number of phases in the sample according to the length of these linear sections. In the analyzed sample, the composition and content of two phases were found: copper oxide CuO 0.5 ± 0.05 wt. solid solution of copper and chromium (III) oxides in alumina, composition 0.46 CuO · 0.50 Cr 2 O 3 · 28.0 Al 2 O 3 99.5 ± 4.7 wt.

П р и м е р 2. Фазовый анализ цеолитов высококремнеземистых (ЦВК). ЦВК являются высокоэффективными катализаторами синтеза жидкого топлива из неуглеводородного сырья, готовят их методами гидротермального синтеза. ЦВК содержат 0,5-0,3% алюминия и около 40% кремния. Содержание ЦВК в продуктах их синтеза определяют методом рентгенофазового анализа, правильность результатов которого является неопределенной, поскольку зависит от используемых эталонных образцов ЦВК, состав которых не охватывает всех возможных вариаций элементного состав ЦВК в анализируемых пробах. PRI me R 2. Phase analysis of high silica zeolites (CVC). CVCs are highly effective catalysts for the synthesis of liquid fuels from non-hydrocarbon feedstocks; they are prepared by hydrothermal synthesis methods. CVCs contain 0.5-0.3% aluminum and about 40% silicon. The content of CVCs in the products of their synthesis is determined by the method of x-ray phase analysis, the correctness of the results of which is uncertain, because it depends on the used reference samples of CVCs, the composition of which does not cover all possible variations in the elemental composition of CVCs in the analyzed samples.

При фазовом анализе образцов ЦВК предлагаемым способом (статический метод) навеску пробы ЦВК, измельченной до частиц с размером ≅ 0,05 мм, массой 0,3 г помещали в стакан-реактор, содержащий 100 мл HCl (1:4), при 20оС и при перемешивании проводили процесс растворения, отбирая через 0,5-2 мин пробы раствора, в которых методом АА-спектрофотометрии определяли содержание алюминия и кремния. Поскольку через 3-5 мин растворение алюминия прекратилось, то далее провели титрование раствором HF (1:19) при 20оС с постоянной скоростью 0,25 мл/мин, а когда процесс растворения алюминия и кремния замедлился и алюминия прекратился раствором HF (1:5) при 20оС.When phase analysis of CVC samples by the proposed method (static method), a sample of a CVC sample, crushed to particles with a size of ≅ 0.05 mm, weighing 0.3 g was placed in a glass reactor containing 100 ml of HCl (1: 4), at 20 o With and with stirring, the dissolution process was carried out, taking samples of the solution after 0.5-2 minutes, in which the aluminum and silicon contents were determined by AA spectrophotometry. Since after 3-5 minutes aluminum dissolution ceased, then further conducted titration solution HF (1:19) at 20 ° C at a constant rate of 0.25 ml / min, and when the aluminum dissolution process and silicon slowed and stopped with a solution of aluminum HF (1 : 5) at 20 o C.

В качестве примера фазового анализа предлагаемым способом приведены результаты титрования образца N:1, который по данным рентгенофазового анализа полностью состоял из фазы ЦВК, а также двух образцов N:2 и N:3, синтезированных в одинаковых условиях, но различавшихся по содержанию алюминия и фазы ЦВК, по данным рентгенофазового анализа (см. таблицу). As an example of phase analysis by the proposed method, the results of titration of a sample N: 1, which according to x-ray phase analysis completely consisted of the CVC phase, as well as two samples N: 2 and N: 3, synthesized under the same conditions, but differing in the aluminum content and phase, are presented CVC, according to x-ray phase analysis (see table).

Кинетическая кривая и параметрические функции образца N:1 показывают, что образец действительно полностью представляет собою фазу ЦВК. Из кинетической кривой образца N:3 и параметрических функций образцов N:2 и N:3 следует, что эти образцы, кроме фазы ЦВК, содержат фазу кремния (без алюминия) SiO2. При различном содержании в образцах N:2 и N:3 алюминия, находящаяся в них фаза ЦВК характеризуется одинаковым отношении Si:Al 18,4. При проведении титрования были приняты меры для предотвращения потери кремния в виде SiF4. Реактор и другие приспособления изготовлены из фторопласта. При расчете результатов анализа вводились поправки, связанные с изменением объема титруемого содержимого реактора за счет введения титранта и отбора проб раствора.The kinetic curve and parametric functions of the N: 1 sample show that the sample really completely represents the CVC phase. From the kinetic curve of sample N: 3 and the parametric functions of samples N: 2 and N: 3 it follows that these samples, in addition to the CVC phase, contain a silicon phase (without aluminum) SiO 2 . At different contents of aluminum in the N: 2 and N: 3 samples, the CVC phase in them is characterized by the same Si: Al ratio of 18.4. During the titration, measures were taken to prevent the loss of silicon in the form of SiF 4 . The reactor and other devices are made of fluoroplastic. When calculating the results of the analysis, corrections were introduced related to a change in the volume of titrated contents of the reactor due to the introduction of titrant and sampling of the solution.

П р и м е р 3. Фазовый анализ сверхпроводящей керамики Y-Ba-Cu-O. Образец сверхпроводящей керамики был приготовлен путем твердофазного спекания оксидов иттрия, бария, меди. По данным элементного анализа и рентгенофазового анализа состав образца отвечал одной фазе Y1Ba2Cu3Ox. При фазовом анализе образцы керамики предлагаемым способом (статический метод) навеску пробы керамики, измельченной до частиц с размерами ≅ 0,05 мм, массой 0,05-0,1 г помещали в стакан-реактор, содержащий 100 мл 0,03 М HCl при 3оС и при перемешивании проводили процесс растворения. Через каждые 5 с, а затем через 1-2 мин отбирали пробы образующегося раствора объемом 0,5 мл, в которых методом АА-спектрофометрии определяли содержание иттрия, бария и меди. В течение 10-20 с в раствор переходили только иттрий и барий, затем их растворение замедлилось, в связи с чем приступили к титрованию содержимого реактора HCl (d 1,19), прибавляя ≈0,05 мл (по каплям) через каждые 2-3 мин. Когда процесс растворения элементов замедлялся, скорость прибавления HCl (d1,19) увеличивали в 2-10 раз. Одновременно раствор нагревали от комнатной температуры до ≈70оС. В конце титрования в раствор переходило только небольшое количество меди, а растворение иттрия и бария завершилось полностью. Для точного определения этих небольших количеств меди на фоне уже перешедшей в раствор ее основной массы поступили следующим образом. В параллельном опыте в конце титрования отфильтровали образовавшийся раствор навески пробы и продолжили титрование не растворившегося в этому времени остатка. Был рассчитан фазовый состав образца керамики, мас. Y1Ba2Cu3O 96,0 ± 1,3; Y2O3 1,1 ± 0,2; BaO 1,8 ± 0,3; CuO 1,6 ± 0,2. Таким образом, кроме основной фазы Y1Ba2Cu3O образец содержит примесные фазы оксидов иттрия, бария и меди. Высокая скорость растворения оксидов иттрия и бария указывает на их очень высокую дисперсность, что повышает информативность результатов, полученных предлагаемым способом.PRI me R 3. Phase analysis of the superconducting ceramics Y-Ba-Cu-O. A sample of superconducting ceramics was prepared by solid-phase sintering of yttrium, barium, and copper oxides. According to elemental analysis and x-ray phase analysis, the composition of the sample corresponded to a single phase Y 1 Ba 2 Cu 3 O x . When phase analysis of ceramic samples of the proposed method (static method), a sample of ceramic samples, crushed to particles with sizes ≅ 0.05 mm, weighing 0.05-0.1 g was placed in a glass reactor containing 100 ml of 0.03 M HCl at 3 about C and with stirring, the dissolution process was carried out. Every 5 s, and then after 1-2 min, samples of the resulting solution with a volume of 0.5 ml were taken, in which the contents of yttrium, barium, and copper were determined by AA spectrophotometry. Within 10-20 s, only yttrium and barium passed into the solution, then their dissolution slowed down, and therefore, titration of the contents of the HCl reactor was started (d 1.19), adding ≈0.05 ml (dropwise) every 2- 3 min. When the dissolution of the elements slowed down, the rate of addition of HCl (d1.19) was increased 2-10 times. Simultaneously, the solution was heated from room temperature up to ≈70 ° C. At the end of the titration solution is passed in only a small amount of copper, yttrium and barium, and dissolving completely ended. For the accurate determination of these small amounts of copper against the background of its bulk having already passed into the solution, the following was done. In a parallel experiment, at the end of the titration, the formed sample solution was filtered and the titration of the residue not dissolved at this time was continued. The phase composition of the ceramic sample was calculated, wt. Y 1 Ba 2 Cu 3 O 96.0 ± 1.3; Y 2 O 3 1.1 ± 0.2; BaO 1.8 ± 0.3; CuO 1.6 ± 0.2. Thus, in addition to the main phase Y 1 Ba 2 Cu 3 O, the sample contains impurity phases of yttrium, barium, and copper oxides. The high dissolution rate of yttrium and barium oxides indicates their very high dispersion, which increases the information content of the results obtained by the proposed method.

П р и м е р 4. Фазовый анализ твердого продукта соосаждения гидроксидов меди, цинка и алюминия. Элементный состав продукта, мас. Cu 11,8; Zn 39,5; Al 7,31. По данным рентгенофазового анализа продукт состоит из аморфных и кристаллической фазы слоистой пироауритной структуры неопределенного элементного состава и в неизвестном количестве. Для определения фазового состава продукта предлагаемым способом (проточный метод) навеску пробы с размером частиц ≅ 0,05 мм, массой 2-5 мг помещали в проточный микрореактор с фильтром, через который создавали поток растворителя задаваемых состава и температуры. Весь образующийся раствор направляли на анализ, который проводили в непрерывном режиме каждые 15 с с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой и полихроматором, определяя содержание меди, цинка и алюминия. Титрование навески пробы проводили раствором серной кислоты. Для этого раствор H2SO4 (1:3) постепенно, по каплям, прибавляли из бюретки в стакан, содержащий 300 мл воды. Содержимое стакана непрерывно перемешивали и с помощью перистальтического насоса по капилляру образующийся раствор H2SO4 возрастающей концентрации при комнатной температуре направляли в микрореактор с навеской пробы и далее в ИСП-спектрометр. Кинетические кривые растворения элементов регистрировали по ходу процесса. В зависимости от хода кривых увеличивали или приостанавливали изменение концентрации и количества прибавляемого титранта, как того требует предлагаемый метод. Расчеты показывают, что анализируемая проба содержит две фазы с мольными соотношениями между элементами: Cu:Zn:Zl 1:3,82:1,63 и Cu: Zn: Al1:2,85:2,03. В расчете на оксиды металлов в степени окисления 2+ и 3+ эти фазы переменного состава описываются формулами:
5,95 MeO · Al2O3 ≈ 6 MeO · Al2O3 35,2 мас.
PRI me R 4. Phase analysis of the solid product of the coprecipitation of hydroxides of copper, zinc and aluminum. The elemental composition of the product, wt. Cu 11.8; Zn 39.5; Al 7.31. According to x-ray phase analysis, the product consists of an amorphous and crystalline phase of a layered pyroaurite structure of undetermined elemental composition and in an unknown quantity. To determine the phase composition of the product by the proposed method (flow method), a weighed sample with a particle size of ≅ 0.05 mm, weighing 2-5 mg, was placed in a flow microreactor with a filter through which a solvent stream of a given composition and temperature was created. The entire resulting solution was sent for analysis, which was carried out continuously every 15 s using an atomic emission spectrometer with inductively coupled plasma and a polychromator, determining the content of copper, zinc and aluminum. Titration of the sample was carried out with a solution of sulfuric acid. For this, a solution of H 2 SO 4 (1: 3) was gradually added dropwise from the burette to a glass containing 300 ml of water. The contents of the beaker were continuously mixed and, using a peristaltic pump, the resulting solution of H 2 SO 4 of increasing concentration at room temperature was sent through a capillary to a microreactor with a weighed sample and then to an ICP spectrometer. Kinetic dissolution curves of elements were recorded during the process. Depending on the course of the curves, the concentration and the amount of added titrant were increased or stopped, as required by the proposed method. Calculations show that the analyzed sample contains two phases with molar ratios between the elements: Cu: Zn: Zl 1: 3.82: 1.63 and Cu: Zn: Al1: 2.85: 2.03. Based on metal oxides in the oxidation states of 2+ and 3+, these phases of variable composition are described by the formulas:
5.95 MeO · Al 2 O 3 ≈ 6 MeO · Al 2 O 3 35.2 wt.

3,85 MeO · Al2O3 ≈ 4 MeO · Al2O3 27,0 мас. где Me (Cu2+ + Zn2+). При таком представлении состава фаз их суммарное содержание оказывается равным 62,2 мас. т.е. менее 100% Дисбаланс объясняется тем, что, кроме металлов, в состав этих фаз слоистой пироауритной структуры входит большое количество анионов OH-, CO3- или NO3- в зависимости от состава компонентов, используемых при синтезе продукта. Такого типа фазы могут иметь, например, состав Me 2+ 3 , Me 3+ 1 (OH)8(CO 2- 3 )0,5(H2O)2. Применение предлагаемого способа позволило определить число фаз, образующих пробу, атомные отношения между металлами в этих фазах и количество металлов в каждой из фаз.3.85 MeO · Al 2 O 3 ≈ 4 MeO · Al 2 O 3 27.0 wt. where Me (Cu 2+ + Zn 2+ ). With this representation of the composition of the phases, their total content is equal to 62.2 wt. those. less than 100% The imbalance is due to the fact that, in addition to metals, the composition of these phases of the layered pyroaurite structure includes a large number of OH - , CO 3 - or NO 3 - anions, depending on the composition of the components used in the synthesis of the product. This type of phase may, for example, have the composition Me 2+ 3 , Me 3+ 1 (OH) 8 (CO 2- 3 ) 0.5 (H 2 O) 2 . The application of the proposed method made it possible to determine the number of phases forming the sample, the atomic relations between metals in these phases, and the amount of metals in each phase.

П р и м е р 5. Фазовый анализ многокомпонентного висмут-молибденового катализатора селективного окисления. Элементный состав катализатора соответствует брутто-формуле:
Bi1Mo12Fe3Co4,5Ni2,5P0,5K0,05 · Ox.
PRI me R 5. Phase analysis of a multicomponent bismuth-molybdenum selective oxidation catalyst. The elemental composition of the catalyst corresponds to the gross formula:
Bi 1 M o12 Fe 3 Co 4.5 Ni 2.5 P 0.5 K 0.05 · O x .

Фазовый анализ образца катализатора предлагаемым способом (проточный метод) проводили по методике титрования, описанной в примере 4, с использованием проточного микрореактора ИСП-спектрометра с полихроматором в качестве анализатора образующегося раствора и ЭВМ для регистрации и расчета результатов анализа. В качестве исходных веществ для титрования использовали воду и раствор HCl (1:3), который из бюретки по каплям прибавляли в стакан с водой, далее раствор поступал по капилляру в микрореактор и затем в ИСП-спектрометр. Данные о составе раствора получали каждые 10 с. Сначала в реактор направили воду, что привело к растворению всего калия и малой доли молибдена. Так как растворение пробы в воде прекратилось, приступили к титрованию кислотой, регулируя скорость роста ее концентрации и дозируя прибавляемые количества в зависимости от хода кинетических кривых растворения элементов, регистрировавшихся на экране дисплея по ходу титрования. В конце титрования проводили нагревание раствора от 20 до 80оС. Из кинетических кривых и стехнограмм следует, что в образце присутствует не менее четырех фаз:
фаза 1 содержит весь калий и часть молибдена в виде молибдата калия;
фаза 2 содержит большую часть висмута, часть железа, кобальта, никеля и молибдена, например молибдат висмута, в котором часть висмута замещена на другие элементы;
фаза 3 и 4 по предварительным расчета соответственно имеют состав:
Co0,39Ni0,21Fe0,29Bi0,030Mo1Ox (N:3) и
Co0,60Ni0,35Fe0,06Bi0,036Mo1Ox (N: 4) Фосфор, содержащийся в пробе, распределен, скорее всего, между двумя последними фазами.
Phase analysis of the catalyst sample by the proposed method (flow method) was carried out according to the titration method described in example 4, using a flow microreactor ICP spectrometer with a polychromator as an analyzer of the resulting solution and a computer for recording and calculating the analysis results. As starting materials for titration, water and a HCl solution (1: 3) were used, which were added dropwise from a burette into a glass of water, then the solution was passed through a capillary into a microreactor and then to an ICP spectrometer. Data on the composition of the solution was obtained every 10 s. First, water was sent to the reactor, which led to the dissolution of all potassium and a small fraction of molybdenum. Since the dissolution of the sample in water stopped, acid titration was started, adjusting its concentration growth rate and dosing the added quantities depending on the course of the kinetic dissolution curves of the elements recorded on the display screen during titration. At the end of the titration was conducted heating the solution from 20 to 80 C. From the kinetic curves and stehnogramm follows that present in the sample at least four phases:
phase 1 contains all of the potassium and part of the molybdenum in the form of potassium molybdate;
phase 2 contains most of bismuth, part of iron, cobalt, nickel and molybdenum, for example bismuth molybdate, in which part of bismuth is replaced by other elements;
phase 3 and 4 according to preliminary calculations, respectively, have the composition:
Co 0.39 Ni 0.21 Fe 0.29 Bi 0.030 Mo 1 O x (N: 3) and
Co 0.60 Ni 0.35 Fe 0.06 Bi 0.036 Mo 1 O x (N: 4) The phosphorus contained in the sample is most likely distributed between the last two phases.

Использование предлагаемого способа фазового анализа твердых веществ обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
быстрое определение качественного и количественного фазового состава твердых многофазных веществ заранее не известного фазового состава без использования эталонных образцов фаз и предварительного выделения фаз в чистом виде;
определение фазового состава аморфных и рентгеноаморфных твердых веществ;
определение примесных фаз, фазовой чистоты индивидуальных фаз, прецизионное определение элементного состава (стехиометрии) индивидуальных фаз;
определение распределения примесных, в том числе следовых, количеств элементов по отдельным фазам многофазного вещества;
определение элементного состава образцов фаз, переменного состава одинаковой кристаллической структуры.
Using the proposed method of phase analysis of solids provides compared with existing methods the following advantages:
rapid determination of the qualitative and quantitative phase composition of solid multiphase substances of a previously unknown phase composition without the use of phase reference samples and preliminary isolation of phases in a pure form;
determination of the phase composition of amorphous and X-ray amorphous solids;
determination of impurity phases, phase purity of individual phases, precision determination of the elemental composition (stoichiometry) of individual phases;
determination of the distribution of impurity, including trace, amounts of elements over individual phases of a multiphase substance;
determination of the elemental composition of phase samples, variable composition of the same crystalline structure.

Этот способ может быть реализован в статическом варианте, когда компоненты растворителя прибавляют в реактор с растворяемым веществом и растворителем, а также в проточном варианте, при котором растворитель с прибавляемыми компонентами проходит через реактор с растворяемым веществом. Компоненты в такие системы можно вводить в твердом, жидком или газообразном состоянии с постоянной или переменной скоростью, непрерывно или дискретно. Компоненты растворителя в требуемой концентрации могут генерироваться непосредственно в титруемой системе, например в результате химических реакций или при упаривании растворителя. Закономерности изменения температуры системы в процессе растворения могут быть различными. This method can be implemented in the static version, when the solvent components are added to the reactor with the soluble substance and the solvent, as well as in the flow-through version, in which the solvent with the added components passes through the reactor with the soluble substance. Components in such systems can be introduced in a solid, liquid or gaseous state at a constant or variable speed, continuously or discontinuously. The components of the solvent in the required concentration can be generated directly in the titratable system, for example, as a result of chemical reactions or by evaporation of the solvent. Patterns of temperature changes in the system during dissolution can be different.

Claims (3)

1. СПОСОБ ФАЗОВОГО АНАЛИЗА ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ, включающий обработку исходного материала растворителем при повышении температуры и изменении состава растворителя с последовательным растворением фаз, проведение элементного анализа образующегося раствора, определение скорости растворения элементов, содержащихся в каждой фазе, и установление закономерностей изменения скорости перехода в раствор элементов с последующим расчетом на основе этих закономерностей качественного состава фаз и их количественного содержания в анализируемом веществе, отличающийся тем, что повышение температуры и изменение состава растворителя проводят либо увеличивая частоту и степень изменения температуры и/или состава растворителя при условии замедления или прекращения процесса растворения фазы, либо уменьшая частоту и степень изменения температуры и/или состава растворителя при условии, что процесс растворения по крайней мере одного элемента из состава анализируемого вещества идет со значимой скоростью. 1. METHOD OF PHASE ANALYSIS OF SOLIDS, including treating the starting material with a solvent as the temperature rises and changing the composition of the solvent with successive dissolution of the phases, conducting an elemental analysis of the resulting solution, determining the dissolution rate of the elements contained in each phase, and establishing patterns of change in the rate of transition of the elements into the solution with the subsequent calculation based on these laws of the qualitative composition of the phases and their quantitative content in the analyte tv, characterized in that the temperature increase and the change in the composition of the solvent is carried out either by increasing the frequency and degree of change of the temperature and / or composition of the solvent, provided that the phase dissolution process is slowed or stopped, or by reducing the frequency and degree of change in the temperature and / or composition of the solvent, provided that the process of dissolution of at least one element from the composition of the analyte is at a significant speed. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение состава растворителя проводят путем введения по крайней мере одного компонента, образующего с растворяемой фазой продукт, переходящий в раствор. 2. The method according to claim 1, characterized in that the change in the composition of the solvent is carried out by introducing at least one component, forming with the soluble phase the product, passing into the solution. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение состава растворителя осуществляют его упариванием. 3. The method according to claim 1, characterized in that the composition of the solvent is changed by evaporation.
SU4853287 1990-07-18 1990-07-18 Method of phase analysis of solid substances RU2056635C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4853287 RU2056635C1 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Method of phase analysis of solid substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4853287 RU2056635C1 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Method of phase analysis of solid substances

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2056635C1 true RU2056635C1 (en) 1996-03-20

Family

ID=21528781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4853287 RU2056635C1 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Method of phase analysis of solid substances

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2056635C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522762C1 (en) * 2013-02-04 2014-07-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of determining heat resistance of products from superhard ceramics based on cubic boron nitride

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Малахов В.В. Дифференцирующее растворение - химический метод фазового анализа, - Жур. аналитической химии, 1989, т.44, с.1177-1190. 2. Малахов В.В. Дифференцирующее растворение - химический метод фазового анализа твердых веществ. - Доклады АН СССР, 1986, т.290, N 5, с.1152-1156. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522762C1 (en) * 2013-02-04 2014-07-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of determining heat resistance of products from superhard ceramics based on cubic boron nitride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cantle Atomic absorption spectrometry
Ernst Synthesis, stability relations, and occurrence of riebeckite and riebeckite-arfvedsonite solid solutions
Lazić et al. Ion exchange of strontium on synthetic hydroxyapatite
Vennemann et al. Hydrogen isotope exchange reactions between hydrous minerals and molecular hydrogen: I. A new approach for the determination of hydrogen isotope fractionation at moderate temperatures
Akieh et al. Preparation and characterization of sodium iron titanate ion exchanger and its application in heavy metal removal from waste waters
CN108593758A (en) A method of measuring trace metal content in biological tissue and body fluid
Munch et al. Compound oxides present in vanadium-molybdenum oxide maleic catalysts
Theobald et al. Redetermination of the crystal structure of α-Bi2O3. 3MoO3 by neutron diffraction and the catalytic oxidation of propene
Carlson et al. Spectrophotometric determination of silicon
Grice et al. Povondraite, a redefinition of the tourmaline ferridravite
Farnsworth et al. Determination of small amounts of tin with dithiol
Jacobson et al. A powder neutron diffraction investigation of the oxygen vacancy distribution in 4H Ba0. 5Sr0. 5MnO2. 84 and the magnetic structure of 4H Ba0. 1Sr0. 9MnO2. 96
CN100400156C (en) Oxygen-storage material containing cerium and aluminium composite oxides, and its prepn. method
RU2056635C1 (en) Method of phase analysis of solid substances
Antonić et al. Dissolution of amorphous aluminosilicate zeolite precursors in alkaline solutions. Part 1.—Kinetics of the dissolution
Sharpless et al. Infrared Spectra of Some Heteropoly Acid Salts
Barber et al. The influence of crystallographic shear planes on the behavior of molybdenum-tungsten oxide catalysts for the selective oxidation of propene
Kristmann Portland cement clinker: Mineralogical and chemical investigations: Part I Microscopy, X-ray fluorescence and X-ray diffraction
Khot et al. Effect of temperature of synthesis on X-ray, IR properties of Mg-Zn ferrites prepared by oxalate co-precipitation method
Pattek-Janczyk et al. Characterization of unreduced fused iron catalyst for ammonia synthesis
Sheshko et al. Catalytic hydrogenation of carbon monoxide over nanostructured perovskite-like gadolinium and strontium ferrites
Infante et al. Stoichiometry and oxygen structure of Fe sillenite
Malakhov Stoichiography: New Ways Determining Chemical Composition and Real Structure of Materials
Moran et al. Structural tailoring of silicon chalcogenide glasses: Compositional control of edge-sharing units as monitored by high-resolution29Si solid state NMR
Hirashima et al. Stability constants and some other properties of the lanthanoid nitrate complexes with tri-, tetra-, and pentaethylene glycols.