Изучение процесса соосаждения мышьяка и сурьмы при отделении макроколичеств железа, хрома в виде Na3FeF6, Na3CrF6

Abstract

Theoretical and experimental studies were carried out for the first time in order to determine the mechanism of co-precipitation of arsenic and antimony during their separation from the macro-quantities of iron and chromium in the form of Na3FeF6 and Na3CrF6 sediments. It was found that the application of Dubinin-Radushkevich adsorption isotherm gives the most accurate description of the process. The average free energy of adsorption for As and Sb is 9.6 and 9.7 kJ/mol respectively. Co-precipitation of analytes in the micropores of precipitates occurred as a result of the chemical (ion-exchange) reaction. The possibility of inhibiting this process by introducing a different amount of complexing agent (hydrofluoric acid) was studied. The addition of HF led to the formation of more coarse crystalline precipitates with lower specific surface area and porosity. For the accurate ICP-AES determination of analytes (As, Sb) the molar ratio of precipitating agent / complexing agent (NaF / HF) ≈ 1 should be strictly observed. According to the developed procedure, state standard samples of steels and nickel-based precision alloys were prepared for ICP-AES determination of As and Sb contents. The difference between the found and certified content of analytes did not exceed the permitted deviations given in the corresponding Russian state standards. The ICP-AES method of simultaneous determination of As and Sb contents after their preliminary separation from the main components is recommended for the analysis of materials with high content of Fe and Cr.

Впервые проведены теоретические и экспериментальные исследования с целью определения механизма соосаждения мышьяка и сурьмы при отделении от макроколичеств железа, хрома в виде Na3FeF6, Na3CrF6. Установлено, что использование изотермы адсорбции Дубинина-Радушкевича приводит к наиболее точному описанию процесса. Средняя свободная энергия адсорбции для As и Sb принимает значения 9.6 и 9.7 кДж/моль соответственно. Соосаждение в микропорах осадков происходит в результате химической (ионообменной) реакции. Изучена возможность ингибирования процесса с помощью введения разного количества комплексообразующего агента – фтороводородной кислоты. Ее использование приводит к получению более крупнокристаллических осадков с меньшей удельной поверхностью и пористостью. Для точного ИСП-АЭС определения аналитов необходимо строгое соблюдение мольного соотношения осадитель/комплексообразующий агент (NaF/HF) ≈ 1. По разработанной процедуре к ИСП-АЭС определению содержания As и Sb были подготовлены ГСО состава стали и сплавов прецизионного типа на никелевой основе. Разница между найденным и аттестованным их содержанием не превышает нормативов, приведенных в соответствующих ГОСТах. ИСП-АЭС методика одновременного определения содержания As и Sb с предварительным отделением основных компонентов рекомендована для анализа материалов с высоким содержанием Fe и Cr.