197448. lajstromszámú szabadalom • Potenciometriás mérőcella szulfidion-nehézfémion reakció végpontjának meghatározására
3 197448 4 A találmány tárgya potenciometriás mérőcella szulfidion - nehézfémion reakció végpontjának meghatározáséra. A szulfidion - nehézfémion reakció végpontjának nagy pontosságú meghatározására nemcsak az analitikában! hanem számos ipari eljárásban, Így pl. szennyvizekben lévő nehézfémionokat vagy szulfidionok eltávolításakor, rézércek feldolgozásakor, használt fixír oldatok regenerálásakor, ezüst-tartalmuk kinyerésekor vagy gázok kénhidrogén-tartalménak meghatározása, ill. eltávolítása esetén is szükség van. Az említett reakció végpontjának nem kielégítő pontosságú meghatározása miatt a felsorolt esetekben csak igen bonyolult módon lehet eljárni. A technológia egyszerűsítése vagy automatizálása elképzelhetetlen a azulfidion-nehézfémion reakció végpontjának megbízható és pontos meghatározása nélkül. Mint ismeretes, elsősorban a nehézfémek, de néhány más fém és nemfém ionjai is vizben igen rosszul oldódó, és elsősorban savas közegből szűréssel könnyen eltávolítható szulfidok képződése közben reagálnak szulfidionokkal. Ezek az alábbiak: Ag, Pb, Hg, Cu, Bi, Cd, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Au, Pt, Ir, Sn, Sb, Mo, As, Ge, Se és Te. A továbbiakban egyszerűen nehézfémeket említünk, de valamennyi felsorolt elem ionjaira gondolunk, ha a találmány alkalmazási területéről van szó. Az oldatok szulfidion koncentrációjának a mérésére, így a fémszulfidok képződési reakciója végpontjának potenciometriás jelzésére alkalmas eszköz a szulfidion-szelektiv elektród. A szokásos vonatkozási elektród-szulfidszelektív elektródpárból álló galvánelem elektromotoros ereje és a szulfidion koncentráció közötti egyértelmű függvénykapcsolat mérését azonban több körülmény nehezíti. A potenciometriás mérőcellák vonatkoztatási elektródja rendszerint egy állandó potenciálú másodfajú elektród, többnyire Ag/AgCl vagy kálóméi elektród, amely szulfidion tartalmú oldatban csak ún. kettős diffúziós rétegű formában, sóhidon át kapcsolva alkalmazható, mivel az elektródokba bejutó szulfidion megváltoztatja az elektród potenciálját, A kettős diffúziós réteg rontja a potenciál állandóságát, ezért az ilyen elektródok gyakori gondos kezelést igényelnek, automatizálásra nehezen alkalmazhatók. Mivel a kénhidrogén kétbázisú gyenge sav, a szulfidion-szelektiv elektród potenciálja nagymértékben függ az oldat hidrogénion koncentrációjától. Analitikai célú méréseknél ezt a körülményt pH-pufferek alkalmazásával veszik figyelembe, amit természetesen nagy térfogatú savas ipari oldatokban nem lehet megtenni. A találmány célja, hogy olyan berendezést biztosítson, amely lehetővé teszi a szulfidion-nehézfémion reakció végpontjának egyszerű és megbízható meghatározását mind az analitikában, mind az ipari gyakorlatban előforduló, adott esetben zavaró ionokat is tartalmazó oldatokban. Vizsgálataink során azt találtuk, hogy a 8zulfidion-nehézfémion reakció végpontjának potenciometriás meghatározásakor a fenti célt elérhetjúk, ha a meghatározáshoz 6 szulfidion-szelektiv mérőelektród mellett 7 vonatkoztatási elektródként üvegelektródot, grafitelektródot vagy nemesfém redoxi-elektródot használunk. A találmány azon a meglepő felismerésen alapul, hogy a 7 vonatkoztatási elektródként felsorolt elektródok - melyeket eddig csak mérőelektródként használtak a pontenciometriás mérési gyakorlatban - 6 szulfidion-szelektiv mérőelektród mellett való használata esetén igen megbízhatóan, nagy pontossággal határozhatjuk meg a szulfidion-nehézfémion reakció végpontját. Kationszelektív membránelektródként előnyösen üvegelektródot használunk. Ha ilyen elektródot használunk 7 vonatkoztatási elektródként, akkor savas közegben, 5-nél kisebb pH esetén függetlenné tehetjük a meghatározást az oldat hidrogénion-koncentrációjától. A mérőcella elektromotoros ereje ekkor csak az oldat teljes kénhidrogén-koncentrációjától függ. A potenciál-jel független a pH-tól, ami lehetővé teszi a mérőcella alkalmazását savas közegben, így a fémszulfidok ellenőrzött leválasztását fémionok vagy fémkomplexek savas oldataiból akár az oldat számottevő savanyodását okozó kénhidrogén gázzal, akár a hígulást eredményező alkálíszulfid, (NH*)ïS oldattal. 7 vonatkoztatási elektródként használhatunk a találmány szerint grafit elektródot vagy nemesfém-redoxi-elektródot is. Ezeket a szulfidion nem károsítja, és 7 vonatkoztatási elektródként való használatunkat az teszi lehetővé, hogy a felsorolt fémionok a legtöbb esetben redoxi egyensúlyokban is részt vesznek, ami biztosítja az ilyen vonatkoztatási elektródok potenciáljának állandóságát. Nemesfém redoxi-elektródként előnyösen platina elektródot használunk. A fémszulfidok - ha az oldatok kémhatása a reakció során savas és a reagenst nem adagoljuk feleslegben - gyorsan, jól ülepedő és szűrhető formában keletkeznek. Mivel a leírás elején felsorolt fémszulfidok oldékonysági szorzata igen kis érték, a reakció befejeződése után a reagens rendkívül kis feleslege elegendő az elektromotoros erő ugrásszerű megváltozásához, ami a reagens adagolásának elektronikus vezérléssel történő megállítását teszi lehetővé. A potenciálugrás természetesen függ az oldékonysági szorzat értékétől és az oldat fém- és hidrogénion-koncentrációjától is. Ismert fémiontartalmú oldat abszorbensként való alkalmazása esetén a találmány al5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
