СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ В РУДАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ
METHOD OF DETERMINING PLATINUM IN ORES VIA STRIPPING VOLTAMMETRY

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения ионов металлов, и может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке в случае анализа руд, для определения содержания ионов платины методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).
4
Используется метод пленочной полярографии с накоплением для определения платины, который включает в себя электрохимическое восстановление платины на графитовом электроде на фоне 0,1 М NHF [Доминова И.Г., Колпакова Н.А., Стромберг А.Г. «Определение платины в присутствии ртути методом пленочной полярографии с накоплением» // Журн. анал. химии. - 1977. - Т.32. - Вып.10. - С.1980-1983].
-7
Изучена возможность вольтамперометрического определения благородных металлов на модифицированном краун-эфирами угольно-пастовом электроде. Предел обнаружения для платины составляет 3…8·10 моль/л в зависимости от модификатора [Шайдарова Л.Г., Аль-Гахри М.А., Улахович Н.А., Забиров Н.Г., Будников Г.К. "Инверсионно-вольтамперометрическое определение палладия, платины и золота с помощью угольно-пастового электрода, модифицированного краун-эфирами" // Журн. анал. химии. - 1994. - Т.49. - Вып.5. - С.501-504].
Разработан метод вольтамперометрического определения платины на ртутно-графитовом электроде. При определении используется прием концентрирования платины в сплав с ртутью [Колпакова Н.А., Шифрис Б.С., Швец Л.А., Кропоткина С. В. «Определение платиновых металлов и золота методом инверсионной вольтамперометрией» // Журн. анал. химии. - 1991. - Т.46. - Вып.10. - С. 1910-1913].
-8
4
Метод бестоковой инверсионной хронопотенциометрии пригоден для определения до 1·10 моль/л платины, если на стадии растворения использовать KMnO и HCl. Методика предложена с использованием ртутно-графитового электрода и основана на взаимодействии хлоридных комплексов платины с ртутью [Торопова В.Ф., Поляков Ю.Н., Круть С.Х. "Определение золота и платиновых металлов методом инверсионной бестоковой хронопотенциометрией" // Изв. вузов. Химия и химич. технол. - 1993. - Т.36. - №2. - С.111-114].
-8
Разработана методика, в которой Pt (IV) экстрагируется из солянокислых растворов в объем угольно-пастового электрода, содержащего в качестве органического связующего пиперидинэтилдодецилсульфид или морфолинэтилдодецилсульфид. Предел обнаружения платины составляет 2·10 моль/л [Майстренко В.Н., Кузина Л.Г., Амирханова Ф.А., Муринов Ю.И. "Вольтамперометрическое определение платины (IV) и иридия (IV) после экстракционного концентрирования на угольно-пастовом электроде" // Журн. аналит. химии. - 1989, - Т. 44. - №9. - С.1658-1661].
Разработана методика вольтамперометрического определения платины после разложения пробы в аппарате Викбольда и УФ-облучении раствора в варианте катодной дифференциально-импульсной инверсионной вольтамперометрии с использованием статического ртутного электрода [Hoppstock K., Michulitz M. "Voltammetric determination of trace platinum in gasoline after Wiclbold combustion" // Anal. chim. acta. - 1997 - 350 - №1-2. - P.135-140].
-2
3
Для определения платины в рудном материале применяется метод инверсионной вольтамперометрии на ртутно-графитовом электроде [Смышляева Е.А., Колпакова Н.А., Каминская О.В. «Вольтамперометрическое определение платины в золоторудном сырье» // Химия и химическая технология, 2002, Т 45, Вып.3, С.94-96] (прототип). Определение платины проводят по следующей методике. В качестве фонового электролита используют раствор 1 M HCl. Электроосаждение проводят при потенциале предельного тока ртути Еэ-1,0 В, время накопления 180 с, скорости развертки потенциала 60 мВ/с. Определение платины (IV) методом инверсионной вольтамперометрии регистрируют по пику электроокисления ртути из интерметаллического соединения (ИМС) с платиной. Метод обладает высокой чувствительностью, интервал определяемых содержаний при постоянном содержании ртути 1·10…10 мг/дм.
x
y
В работе была поставлена задача - снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний платины (IV) по пику электроокисления индия из интерметаллического соединения PtIh, полученном после электроконцентрирования бинарного осадка платина-индий на сажевом электроде методом ИВ.
x
y
Поставленная задача достигается тем, что ионы платины (IV или II) и ионы индия (III) электрохимически концентрируют на поверхность различных типов графитового электрода: сажевого композиционного электрода (СКЭ), углеситаллового электрода (УСЭ) в форме интерметаллического соединения PtIn, с последующим растворением осадка и регистрацией анодных вольтамперных кривых. Новым в способе является то, что для получения полезного сигнала, зависящего от концентрации платины (IV или II), используется процесс электроокисления индия из ИМС платины с индием.
-4
3
-2
3
В предлагаемом способе впервые установлена способность осадка платины с индием окисляться с поверхности различных типов графитовых электродов. В качестве индикаторного электрода применяли СКЭ (в прототипе применяли ртутно-графитовый электрод). Использование таких электродов обусловлено высокой химической и электрохимической устойчивостью графита, широкой областью рабочих потенциалов, а также простотой механического обновления поверхности и требованиям техники безопасности. В анализе не используется ртуть, т.к. ртуть токсична. Нижняя граница определяемых содержаний по данному методу составила 1·10 мг/дм (в прототипе 3·10 мг/дм).
Результаты определения платины из ИМС с индием на СКЭ приведены в таблице 1 и таблице 2. Как видно из таблицы 2, погрешность измерений составляет порядка 7,6%. Расчет определяемых концентраций платины проводится по методу «введено-найдено».
x
y
In(III)
Pt(IV)
Pt(IV)
3
3
На фоне 1…3 М HCl проводят электроконцентрирование ионов платины (IV или II) на поверхность сажевого электрода в перемешиваемом растворе в присутствии ионов индия в течение 50…100 с сначала при потенциале электролиза -1,0 В с последующим окислением с поверхности электрода, а затем при потенциале электролиза -0,4 В с последующей регистрацией анодных пиков при скорости развертки потенциала 50…150 мВ/с. Концентрацию ионов платины (IV или II) определяют по высоте анодного пика в диапазоне потенциалов от -0,05 до 0,05 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода (нас.х.с.). Применение приема концентрирования при разных потенциалах улучшает воспроизводимость и метрологические характеристики определения ионов платины (IV или II) в растворе. На фиг.1 представлены вольтамперные кривые электроокисления осадка PtIn с поверхности сажевого электрода. Фон 1М HCl, содержащий C=0,2 мг/л, кривая 1 - C=0,003 мг/дм, кривая 2 - C=0,006 мг/дм.
x
y
Таким образом, установленные условия впервые позволили количественно определять содержание ионов платины (IV или II) на основе реакции селективного электроокисления индия из интерметаллического соединения (ИМС) PtIn, полученного на стадии предварительного электроконцентрирования (фиг.2).
-4
Предлагаемый вольтамперометрический способ позволил существенно улучшить метрологические характеристики анализа платины (IV или II), повысить чувствительность определения (1·10 мг/кг), что на два порядка ниже по сравнению с прототипом.
Примеры конкретного выполнения:
э
x
y
3
3
Пример 1. Измерения были проведены на искусственных смесях. 10 мл фонового электролита (1М HCl) помещают в кварцевый стаканчик. Не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора при Еэ - 1,0 В и τ 100 с на СКЭ, снимают вольтамперную кривую электроокисления при скорости развертки 100 мВ/с. Затем добавляют 0,2 мл аттестованного раствора In (III) концентрацией 0,1 мг/дм и проводят электрохимическое концентрирование осадка при аналогичных условиях. Отсутствие пиков на вольтамперной кривой свидетельствует о чистоте фона. Добавляют аликвотную часть 1…2 мл исследуемого раствора в фон и проводят электроконцентрирование при потенциале накопления -1,0 В с последующим окислением с поверхности электрода. Затем проводят при тех же условиях электроконцентрирование при потенциале накопления -0,4 В и регистрируют вольтамперные кривые селективного электроокисления индия из ИМС индия с платиной. Вводят в анализируемый раствор добавку 0,02 мл аттестованного раствора ионов платины (IV) концентрацией 0,01 мг/дм и снова проводят электролиз сначала при потенциале накопления -1,0 В, а затем при -0,4 В с последующей регистрацией вольтамперограмм. По разнице токов пиков селективного электроокисления индия из ИМС PtIn вычисляют концентрацию платины в растворе (при расчете оцениваются величины токов пиков, полярограммы которых были получены при потенциале -0,4 В). Анодный ток пика регистрируют в диапазоне потенциалов от -0,05 до 0,05 В (отн. нас.х.с.э.).
Пример 2. Измерения были проведены в рудном материале.
3
1 г рудного материала помещают в корундовый тигель, обрабатывают смесью кислот 37% HCl и 68% HNO (3:1), для переведения металлов в раствор. Полученную смесь фильтруют через фильтр «синяя лента» и проводят осаждение 3% раствором NaOH. Полученный раствор выпаривают до сухого остатка при 180°С. Осадок растворяют в 5 мл фонового электролита.
э
x
y
3
10 мл фонового электролита 1М HCl помещают в кварцевый стаканчик. Проводят электролиз раствора при постоянном перемешивании при Еэ -1,0 В и τ 60 с на УСЭ. В фоновый электролит добавляют 0,2 мл аттестованного раствора In (III) концентрацией 0,1 мг/ дм и снимают вольтамперную кривую при скорости развертки потенциала 80 мВ/с. Отсутствие дополнительных пиков свидетельствует о чистоте фона. Добавляют аликвотную часть 1…2 мл полученного раствора и проводят электроконцентрирование при потенциале накопления -1,0 В с последующим окислением с поверхности электрода. Затем проводят измерения и оценку высоты токов пиков при потенциале накопления -0,4 В. Вносят добавку 0,02 мл аттестованного раствора ионов платины (IV) концентрацией 0,01 мг/дм и проводят измерения при аналогичных условиях. По разнице токов пиков селективного электроокисления индия из ИМС PtIn вычисляют концентрацию платины в исследуемом образце.
x
y
Таким образом, впервые установлена способность количественного анализа платины по пикам селективного электроокисления индия из интерметаллического соединения PtIn.
Предложенный способ прост, не используется ртуть из-за ее токсического действия. Способ может быть применен в любой химической лаборатории, имеющей компьютеризированные анализаторы типа СТА, ТА или полярограф.
Предложенный способ может быть использован для определения платины в рудном материале.
Таблица 1
Результат определения платины (IV) в рудах различного состава
Объект исследования (руда)
Содержание Pt вруде, г/т
Найдено Pt, г/т
Sr, (t<sub>0,95</sub>) n=8.
ШТ-1
16,6
16,3±0,30
0,07
СОП 108.1
2,5
2,1±0,10
0,10
ВП-2
2,64
2,23±0,13
0,12
СТ-2
2,5·10<sup>-6</sup>
2,3-10<sup>-6</sup>±0,09
0,09
Таблица 2
Результат определения платины (IV) в фоновом электролите (1 М HCl)
Введено C<sub>Pt</sub>, мг/л
Найденоср C<sub>Pt</sub>, мг/л
n
Sr, (t<sub>0,95</sub>)
ε,%
0,1
0,13±0,013
9
0,033
7,6
0,5
0,47±0,015
7
0,015
4,2
0,9
0,93±0,043
8
0,024
5,5
1,3
1,29±0,027
9
0,023
5,4