SU1097929A1 - Способ определени концентрации сульфат-ионов в хромовокислых растворах - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СУЛЬФАТ-ИОНОВ В ХРОМОВОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ, заключающийс  в сн тии пол ризационной вольт-амперной кривой на вращающемс  хромированном микроэлектроде при линейно возрастающей катодной развертке потенциала и определении концентрации сульфат-ионов по зависимости максимального значени  тока от концентрагщи серной кислоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений в хромовокислых растворах пл  обработки цветных металлов , переп наложением катопной развертки потенциала электрод анодно пол ризуют при посто нном потенциале (+1,2)-(+1,4) В в течение 1-60 с, a затем катодно - при посто нном потенциале (-1,0)-(-1,3) В в течение 15-60 с.

Description

Изобретение относитс  к способам анализа электролитов путем определени  электрохимических параметров процессов, протекающих на электродах и может быть использовано в заводских и научно-исследовательских лаборатори х , а также в гальванических производствах дл  контрол  хромовокислых растворов на содержание сульфат-ионов .

Дл  определени  сульфат-ионов в хромовокислых растворах обычно используют пр мые методы анализа гравиметрический Li J.и титрометрический 2 3.

Однако эти методы трудоемки, не обладают достаточно -высокой точностью и не могут быть использованы дл  быстрого определени  концентрации сульфат-ионов в производственных расворах .

Известен быстрый электрохимический способ определени  концентрации сульфат-ионов, основанный на зависимости скорости восстановлени  хроматионов от концентрации сульфатов. Согласно этому способу снимают пол ризационную кривую на медном макрокатоде (Зц 3-6 см) , наход т потенциал перегиба этой кривой и по величине потенциала перегиба с помощью калибровочной кривой определ ют концентрацию сульфат-ионов СЗЛ.

Однако указанный способ не дает возможности производить определение концентрации сульфат-ионов вне интервапд , 0,4-1,6% H2SO от веса СгО , так как вне этой области форма пол ризационной кривой не позвол ет производить однозначный достаточно точный отсчет потенциала перегиба.

Известен другой быстрый способ определени  концентрации сульфат-ионов в электролитах дл  осаждени  хрома, основанный на сн тии пол ризационных кривых потенциал-врем  на хромовом микрокатоде и измерении продолжительности протекани  неполного восстановлени  хромат-ионо от момента включени  посто нного пол ризующего тока до по влени  резкого скачка потенциала на катоде 4

Недостаток данного способа заключаетс  в плохой воспроизводимости измерений из-за невозможности контрол  состо ни  поверхности электрода и гидродинамического режима электролиза , сильно вли ющих на скорость восстановлени  хрочат-ионов.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ определени  концентрации сульфат-Ионов в хромовокислых растворах, заключающийс  в сн тии пол ризационной вольт-амперной кривой на вращающемс  хромированном микроэлектроде при линейно возрастающей

О катодной развертке потенциала и определении концентрации сульфат-ионов по зависимости максимального значени  тока от концентрации серной кислоты.

3 Потенциал накладывают в интервале от (-0,2) до (-1,0) В со скоростью 0,1-4,0 В/мин, выдерживают электрод при максимальном значении потенциала в течение 2-20 с, снйжа0 ют потенциал до потенциала начала развертки, снимают пол ризационную вольт-амперную кривую измер ют максимальное значение тока (.„,) и по зависимости значений Ij,, от концентрации серной кислоты определ ют концентрацию сульфат-ионов Сз.

Недостатками этого способа  вл ютс  меньша -точность и недостаточна  воспроизводимость результатов

0 при использовании его дл  опрепелени  концентрации сульфатов в хромовокислых растворах, примен емых дл  осветлени , растворени , пассивировани  или оксидировани  р да

5 цветных металлов - меди и ее сплавов , цинка, кадми , алюмини . Это может быть св зано с изменением в широком интервале соотношени  СглОг : Sp (в отличие от электролитов хромиро0 вани ) и с присутствием катионов цветных металлов.

Цель изобретени  - повышение точйости измерений в хромовокислых

ерастворах дл  обработки цветных металлов .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  концентрации сульфат-ионов в хромовоQ кислых растворах, заключакицемус , в сн тии пол ризационной вольт-амперной кривой, на вращающемс  ванном микроэлектроде при линейно возрастающей катодной развертке потенциала и определении концентрации сульфат-ионов по зависимости максимального значени  тока от Концентрации серией кислоты, перед наложением катодной развертки потенциала

электрод анодно пол ризуют при посто нном потенциале (+1,2)-(1,А) В в течение 1-60 с, а затем катодно при посто нном потенциале (-1,0) (-1,3) В в течение 15-60 с.

. При осуществлении предлагаемого способа целесообразно использовать микроэлектрод с поверхностью , представл ющий собой торцовое сечение впа нной в стекло проволоки из платины,, паллади  или другого металла, который погружают в исследуемый раствор при комнатной температуре и привод т во вращение со скоростью 1000-5000 об/мин, пол ризуют анодно при посто нном потенциале (+1,2)-(+1,4) В относительно НВЭ в течение 1-60 с в анализируемом хромовокислом растворе, который может содержать 10-600 г/л хромовой кислоты. Затем сбрасывают анодный потенциал и катодно пол ризуют электрод при потенциале (-1,0) (-1,3) В относительно НВЭ в течение 15-60 с, после чего сбрасьгаают потенциал до (-0,2) В, накладывают линейно возрастаю1Щ1й потенциал в интервале (-0,2)-(-1,0) В со скоростью 0,1-4,0 В/мин, резко снижают потенциал до потенциала начала развертки и измер ют IP, в указанном интервале потенциала и скорости его изменени .

Экспериментально установлено, что использование анодной и катодной

пол ризации в указанных интервалах потенциалов и времени пол ризации перед сн тием вольт-амперной кривой обеспечивает наиболее точное определение и получение хорошо воспроизводимых значений максимальной скорое ти восстановлени  хромат-ионов. Кроме того, во всех исследуемых растворах выход за пределы указанных величин потенциалов и времени пол ризации приводит к значительному снижению точности измерени  сульфат-ионов

Дл  нахождени  концентрации сульфат-ионов по величине 1 используют калибровочную кривую, полученную путем определени  предпагаемым способом в свежеприготовленных растворах хромовой кислоты концентрации, соответствующей растворам осветлени , растворени , пассивировани  или оксидировани  с известными концентраци ми сульфатов. Область линейной зависимости между 1. и концентрацией сульфатов может быть использована

дл  определени  содержани  сульфатионов с точностью 2-3%,

При определении концентрации сульфат-ионов предлагаемым способом присутствие в хромовокислых растворах катионов Си и Zn до 10 г/л, Cd - до 3 г/л, А1 - до 0,1 г/л не вли ет на величину 1, и соответственно точность измерени . Присутствие же в растворе пассивировани  цинка анионов N0 приводит к по влению на вольт-амперной кривой дополнительной площадки тока, предшествующей началу восстановлени  хромовой кислоты и соответствующей восстановлению N0, В этом случае максимальную скорость восстановлени  хромовой кислоты, т,е, действительГ

ное значение 1, определ ют вычитанием из измеренного 1 величины тока , соответствующего восстановлению N0| ,

Пример 1, Определение,концентрации сульфат-ионов в растворе осветлени  цинка и кадми ,

Предварительно хромированный или платиновый электрод поверхностью , погруженный в свежеприготовленный раствор, содержащий CrOj. 100 г/л и H2S04 4 г/л и вращающийс  со скоростью 1500 об/мин подвергают анодной пол ризации при потенциале (+1,2) В в течение 60 с, при этом ток падает до нул . Затем электрод пол ризуют катодно при потенциале (-1,1) В в течение 20 с, после чего следует развертка потенциала (-0,25)-(-0,9) В со скоростью 20 мВ/с, Из трех повтор; ющихс  циклов наход т значени  1,, которые составл ют 795, 795, 806 мА/см, чт соответствует среднему значению 798 мА/см. Согласно кгшибровочной кривой зависимости от концентрации SO/ содержание сульфатов в хромовокислом растворе соответствует 4,05 г/л. Ошибка определени  составл ет 1,2%, что в 3 раза ниже, чем при использов 1нии способа-прототипа

Пример 2, Определение концентрации сульфат-ионов в растборе дл  оксидировани  алюмини 

В растворе, содержащем, г/л: CrOj 75; 0,5;А1 0,3,вращающс  микроэлектрод пол ризуют сначала

анодно при потенциале (-t-1,4) В в течение 1 с, затем - катодно при потенциале (-1,0) В в течение 60 с, посе чего снимают вольт-амперную криую с линейной разверткой потенциа- 5 ла (-0,25)-(-1,0) В со скоро стью 20 мВ/с. Среднее значение 1 составл ет 158 мА/см, что по калибровочной кривой соответствует 0,485 г/л, сульфат-ионов. Ошибка определени  10 составл ет 3,0%, что в 8 раз ниже, чем при использо зании способа-прототипа .

Пример 3. Определение сульфа-г-ионов в растворе дл  пассивиро- 15 вани  цинка.

Раствор дл  пассивировани  цинка, содержащий, г/л: CrOg 30j нитраты 20; сульфаты 30, разбавл ют в 10 раз хромовокислым раствором (CrOj 20 250 г/л) и анализируют на содержание сульфат-ионов, пол ризу  электрод сначала анодно при потенциале (+1,3) (+1,3) В в течение 10 с, а затем катодно - при потенциале .(-1-З) В в те-25 чение 15 с. Разница между первым и вторым максимумами, вз та  из трех повтор ющихс  циклов, составл ет 558, 570, 561 мА/см2, а среднее 563 мА/см, что по калибровочной 30 кривой дл  разбавленного в 10 раз раствора соответствует Недержанию сульфатов 2,9 г/л, а дл  раствора пассивировани  цинка - 29 г/л. Ошибка определени  составл ет 3,3%, 35 что практически на пор док ниже, чем при использовании способа-прототипа .

Способ может быть использован дл  определени  сульфатов и в других до хромовокислых растворах дл  различной обработки цветных металлов, например дл  осветлени  и растворени  меди и ее сплавов, а также в электролитах хромировани  дл  осаж-45 дени  хромовых покрытий.

В зависимости от природы обрабатываемого металла и состава раствора

дл  получени  необходимой точности измерени  могут быть подобраны оптимальные величины анодного и катодног потенциала и времени пол ризации, однако выбор условий пол ризации в этих случа х представл ет собой обычную методическую доработку, не требующую дополнительного изобретательского творчества, так как оптимальч ные величины наход тс  в за вл емых пределах.

Преимущество предлагаемого способ по сравнению с гравиметрическим способом (базовым объектом) состоит в том, что он позвол ет за 10-15 мин (вместо нескольких часов) с большей точностью определ ть концентрацию сульфат-ионов в хромовокислых растворах , примен е   1х дл  обработки (осветлени , растворени , пассивировани или оксидировани ) р да цветных металлов ,

В таблице приведены сравнительные результаты определени  сульфат-ионов в хромовокислых растворах гравиметрическим Cl3 и электрохимическими известным и предлагаемым способами .

Как видно из таблицы, максимальна  ошибка определени  сульфат-ионов предлагаемым способом в 3-5 раз меньше , чем гравиметрическим способом, и в 3-10 раз меньше, чем способомпрототипом .

Предлагаемый способ может быть использован как в научно-исследовательской , так и практически в каждой цеховой лаборатории гальванического производства в машиностроительной, авиационной, автомобильной, судостроительной промышленности.

Техническое преимущество предлагаемого способа состо т также в том, что благодар  точному контролю содержани  сульфатов в растворах дл  обработки цветных металлов достигаетс  повьш1ение качества обрабатываемой поверхности.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СУЛЬФАТ-ИОНОВ В ХРОМОВОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ, заключающийся в снятии поляризационной вольт-амперной кривой на вращающемся хромированном микроэлектроде при линейно возрастающей катодной развертке потенциала и определении концентрации сульфат-ионов по зависимости максимального значения тока от концентрации серной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в хромовокислых растворах пля обработки цветных металлов , перед наложением катодной развертки потенциала электрод анод- $ но поляризуют при постоянном потенциале (+1,2)-(+1,4) В в течение 1-60 с, а затем катодно - при постоянном потенциале (-1,0)-(-1,3) В в течение 15-60 с.