В данной статье описана разработанная методика определения содержания хлора в цинковых дроссах потенциометрическим титрованием, с использованием автоматического титратора с серебряным электродом.
Ключевые слова: дроссы, хлор, полярография, потенциометрическое титрование, металлургия.
Название «дроссы», согласно металлургическому словарю, происходит от английского слова (skimmings, dross), что обозначает твердые соединения цветных металлов (иное название – металлические съемы), которые образуются при плавке металлов или при их рафинировании, при условии их всплывания на расплавленную поверхность и удаляющиеся механическим путем. Можно показать на примере результатов плавки цинка катодного при температуре 500–520°С, когда на поверхности расплавленного раствора образуются порошкообразные или иные дроссы, которые затем собираются и выгружаются из печи. Дроссы часто содержат в процентном содержании Zn — 80–90 % и С1–1–2,5 %.
Мы остановимся, согласно темы нашего исследования, на рассмотрении цинковых дроссов. Как отмечают С. Э. Кляйн, П. А. Козлов, С. С. Набойченко, цинковые дроссы выступают в виде смеси окисленного и металлического Zn, полученного из электроплавильных печей. Представляются дроссы часто чистым продуктом, имеющим незначительное количество металлических примесей, с небольшим содержанием хлора, до 1 % [1].
Анализ продуктов и полупродуктов металлургического производства является актуальной задачей. На данный момент на предприятии используется полярографический метод определения содержания хлора. Анализы, проводимые с помощью полярографа, основаны на регистрации и последующей расшифровке полярограмм, представляющих собой зависимость тока, проходящего через электролитическую ячейку от потенциала ртутно-капельного электрода. Полярографируют хлор при потенциале полуволны + 0,24 В. Основываясь на вышесказанном, разработка методики определения содержания хлора в цинковых дроссах потенциометрическим титрованием, с использованием автоматического титратора Mettler toledo Excellence T9 с серебряным электродом является важным результатом работы.
Основополагающим документом по разработке методики выполнения измерений является РМГ 61–2010. Рекомендации могут быть использованы при проведении оценки показателей качества методик количественного химического анализа гетерогенных объектов в случае учета фактора, связанного с неоднородностью объекта [2, с.3].
Измерения выполняли методом потенциометрического титрования. Метод основан на изменении в процессе титрования равновесного потенциала индикаторного электрода вследствие изменения концентрации хлорид-ионов в растворе за счет образования малорастворимого соединения с азотнокислым серебром по реакции
Cl-+AgNO3→AgCl↓+NO3-
Измерения выполняют способом прямого титрования, применяя раствор нитрата серебра в качестве титрованного раствора. В качестве индикаторного электрода и электрода сравнения служит комбинированный электрод с серебряным кольцом. Конечная точка титрования фиксируется прибором автоматически.
Методика определения содержания хлора вцинковых дроссах
Навеску дроссов растворяли на холоде в азотной кислоте, разбавленной 1:3 (приливаем азотную кислоту небольшими порциями). После прекращения бурной реакции растворение продолжаем при нагревании (колбу ставим на плиту), кипятим до полного растворения пробы и полного удаления окислов. Раствор охлаждаем и переводим в мерную колбу, доводим дистиллированной водой и фильтруем. Отбираем фильтрат в колбы для титрования и титруем на титраторе Mettler toledo Excellence T9 с серебряным электродом.
В результате измерений пробы получаем следующее:
- Массовая концентрация хлора X, % рассчитывается в автоматическом режиме, результаты измерений выводятся на экран монитора.
- Результаты измерений рассчитывают до четвертого знака после запятой и округляют до третьего знака.
Метрологическое обоснование разработанной методики проводили с позиций погрешности. Традиционный подход к оцениванию показателей качества методики основан на оценивании стандартного отклонения в условиях повторяемости и воспроизводимости, характеризующего случайную погрешность, а также смещения результата анализа, как характеристики систематической погрешности. Показатели прецизионности, правильности и точности методики оценивали согласно РМГ 61–2010 [2]. Для определения доверительных границ погрешности результата измерения доверительную вероятность P принимали равной 0,95.
Сравнивая используемый на предприятии полярографический метод и предложенный нами метод потенциометрического титрования получаем следующее:
– ртуть, используемая при полярографическом методе, очень вредна и относится к первому классу опасности. Ртуть имеет способность накапливаться в организме, что в дальнейшем может привести к тяжелым отравлениям. Исходя из этого, полярографы устанавливаются в специально оборудованных ртутных комнатах с хорошей вентиляцией. [3, с. 87] Во всем мире наблюдается тенденция к уменьшению использования этого вредного вещества.
– высокая точность и воспроизводимость определений при потенциометрическом титровании (особенно при титровании разбавленных растворов). Погрешность определения при проведении потенциометрического титрования 0,5–1 %.
– не до конца устанавливаемое влияние О2 полярографического метода может мешать определению малых концентраций.
Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения разработанной методики в практику аналитических лабораторий предприятия после ее метрологической аттестации.
Литература:
- Кляйн, С. Э. Извлечение цинка из рудного сырья / С. Э. Кляйн, П. А. Козлов, С. С. Набойченко. — Учебник для вузов. — Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. — 492 c.
- РМГ 61–2010 ГСИ Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. — Уральск, 2010. — 58с.
- Казин, В. Н. Физико-химические методы исследования в экологии и биологии / В. Н. Казин, Г. А. Урванцева. — Учебное пособие. — Ярославль: Яросл. Гос. ун-т., 2002. — 172 c.
