一種石墨電極及其測定硫酸銅中氯離子含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測定硫酸銅中氯離子含量的方法，該方法通過采用特殊的石墨電極作為陽極、銅電極作為陰極組成電解裝置，可以實現(xiàn)對硫酸銅中微量氯的準確檢測。所述石墨電極由石墨與二氧化鈦混合組成，石墨與二氧化鈦的混合比例按質量比計算為1∶0.01~0.1；所述石墨電極通過將石墨與二氧化鈦混合、經(jīng)模具壓模后，在5~500A/cm2電流下進行固化得到。所述檢測方法包括如下步驟：在電解池中裝入待測硫酸銅溶液；S2.進行電解，收集電解過程中產(chǎn)生的氣體；檢測收集到的氣體中CCl4的含量；根據(jù)標準曲線折算待測硫酸銅溶液中氯離子的含量。所述方法的反應終點容易判斷，且檢測過程中，受外界因素干擾少，因此具有更高的準確性。
【專利說明】一種石墨電極及其測定硫酸銅中氯離子含量的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及硫酸銅生產(chǎn)檢測領域，尤其涉及一種石墨電極及其測定硫酸銅中氯離 子含量的方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，采用蝕刻廢液生產(chǎn)硫酸銅已經(jīng)成為硫酸銅生產(chǎn)的一種主要方法。由于蝕 刻廢液中含有較大量的氯離子，這些氯離子會在生產(chǎn)過程中混入硫酸銅晶體中，導致硫酸 銅的品質下降。因此，對生產(chǎn)得到的硫酸銅中氯離子的檢測，成為采用蝕刻廢液生產(chǎn)硫酸銅 工藝中一個關鍵的步驟。
[0003] 現(xiàn)有技術中，常采用電位滴定法對硫酸銅中的氯離子進行檢測，由于蝕刻廢液生 產(chǎn)的硫酸銅產(chǎn)品中，氯離子的含量通常在30mg/kg以下，在這種低濃度下電位滴定法的滴 定終點較難判定，因此容易產(chǎn)生較大誤差。
[0004] 提供一種準確性更高的檢測方法，對指導硫酸銅生產(chǎn)有實際意義。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種測定硫酸銅中氯離子含量的方 法，該方法通過采用特殊的石墨電極作為陽極、銅電極作為陰極組成電解裝置，可以實現(xiàn)對 硫酸銅中微量氯的準確檢測。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于上述測定硫酸銅中氯離子含量方法的電解 裝置的石墨電極。
[0007] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術方案予以實現(xiàn)： 一種石墨電極，所述石墨電極由石墨與二氧化鈦混合組成，石墨與二氧化鈦的混合比 例按質量比計算為1 :〇. 〇1~〇. 1 ;所述石墨電極通過將石墨與二氧化鈦混合、經(jīng)模具壓模 后，在5~500A/cm2電流下進行固化得到。
[0008] 上述石墨電極在作為電解池陽極中的應用。
[0009] -種測定硫酸銅中氯離子含量的檢測方法，包括如下步驟： 51. 采用權利要求1所述石墨電極作為陽極，銅電極作為陰極，組裝成電解池，在電解 池中裝入體積為％的待測硫酸銅溶液； 52. 進行電解，采用定量取樣器收集電解過程中產(chǎn)生的全部氣體；當氣體充滿定量取 樣器時電解終止； 53. 檢測收集到的氣體中CC14的含量； 54. 根據(jù)標準曲線折算待測硫酸銅溶液中氯離子的含量。
[0010] 電解過程中，陽極發(fā)生兩個氧化反應，主要氧化反應是氫氧根失去電子，形成氧 氣；另一個氧化反應則是石墨失去電子，與溶液中的氯離子結合，形成cci4，石墨電極中摻 雜的二氧化鈦，作為催化劑可以促使上述反應進行。同時，反應過程中，靠近陽極附近溫度 升高，溫度高于CC14的沸點（76. 8°C)，促使CC14以氣體形式從陽極中釋放。因此S2.所收 集的氣體，為氧氣與CC14的混合氣體，并且，由于溶液中氯離子的含量遠低于水的含量，因 此在本發(fā)明電解過程中收集到的氣體,氧氣基本上占氣體總體積的99. 9%以上。
[0011] 電解過程中，陰極發(fā)生還原反應，銅離子得到電子，在陰極上形成單質銅。
[0012] 陽極釋放的氣體可以通過有效的氣體收集方式進行收集。由于CC14不溶于水，優(yōu) 選地，S2.中采用排水法對電解過程中產(chǎn)生的氣體進行收集。
[0013] 作為一種可選方式，S1.中，電解池中裝入20(T300mL的待測硫酸銅溶液；S2.中定 量取樣器的容量為50mL。
[0014] 電解過程中，涉及的化學方程式如下： 陽極主反應：2H20 - 4e- == 02 (氣體）+ 4H+ 陽極副反應：C - 4f+4Cr== CC14 (氣體） 陰極：Cu2+ + 2e_ == Cu 現(xiàn)有的電位滴定法通常采用銀離子與氯離子發(fā)生沉淀反應，再檢測滴定過程中電位變 化來判斷滴定的終點。電位法受檢測體系中氯離子的濃度影響嚴重，一般地，電位法適用于 氯離子含量高于30mg/kg時的測定，當溶液中氯離子低于此30mg/kg時，電位的變化突躍點 不明顯，容易造成較大誤差。
[0015] 本發(fā)明所述的電解法，由于陽極副反應與溶液中氯離子濃度有關，更具體地說，對 于相同體積的電解液，其產(chǎn)生相同體積的電解氣體時，氣體中的CC1 4含量與cr的濃度呈正 相關。當通過直線外推法確定了同一條件下的標準曲線，即可以換算出待測樣品中氯離子 的含量，并不需要觀察終點的變化，因而避免了沉淀法的誤差。
[0016] 優(yōu)選地，S1.所述待測硫酸銅中氯離子的含量小于30mg/kg硫酸銅。
[0017] 優(yōu)選地，S1.所述硫酸銅溶液中硫酸銅的濃度為30g/L~200g/L。
[0018] 優(yōu)選地，S1.所述待測硫酸銅溶液為硫酸銅晶體溶于去離子水后形成的溶液。優(yōu) 選地，所述去離子水為經(jīng)二次蒸餾的去離子水。
[0019] 優(yōu)選地，S2.中僅收集陽極產(chǎn)生的氣體。
[0020] 優(yōu)選地，S2.中電解的條件為：電壓1. 5?3V，電流廣3A。
[0021] 優(yōu)選地，電解的過程中還有攪拌裝置進行攪拌，攪拌速度為15~30轉/分鐘。
[0022] 標準曲線的確定方法可以參照現(xiàn)有的制作標準曲線的方法；優(yōu)選地，S4中，標準 曲線的確定方法為通過直線外推法確定。
[0023] 優(yōu)選地，S4.中標準曲線的確定按如下方法進行： 體積為％的待測硫酸銅溶液中加入標準氯離子溶液，使待測硫酸銅溶液中氯離子的 濃度在原待測硫酸銅氯離子濃度的基礎上分別增加 l〇mg/kg、20mg/kg、30mg/kg ;用氣相分 析法分別測定這三種溶液電解完成后收集的氣體中CC14的含量，根據(jù)氯離子濃度變化值與 CC14峰面積關系作圖，獲得標準曲線。
[0024] 優(yōu)選地，S3.中，對CC14的檢測為采用氣相色譜法進行。
[0025] 檢測條件可以參照現(xiàn)有技術或本領域技術人員的常用的條件進行。優(yōu)選地，所述 氣相色譜法的檢測條件為：高純N 2載氣，柱流量為4. Oml/min ;進樣器溫度為150°C;檢測器 溫度為180°C ;柱溫為85°C。
[0026] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 本發(fā)明提供一種新的硫酸銅中氯離子含量的檢測方法，該方法不需要判斷反應終點， 并且檢測過程中，受外界因素干擾少，因此檢測結果更接近真實值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明所述電解裝置的結構示意圖； 圖2為實施例1的標準曲線。

【具體實施方式】
[0028] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作出進一步地詳細闡述，但實施例并不對本發(fā)明做 任何形式的限定。
[0029] 實施例及對比例中，所用硫酸銅購自廣州試劑廠(分析純)，其氯化物含量為10mg/ kg，其它試劑如無特別說明，均為市售的常規(guī)試劑。
[0030] 實施例1中，采用的石墨電極由如下方法制備得到： 石墨與二氧化鈦的混合比例按質量比計算為1 :0.01 ;所述石墨電極通過將石墨與二 氧化鈦混合、經(jīng)模具壓模后，在lOA/cm2電流下進行固化得到。
[0031] 實施例2中，采用的石墨電極由如下方法制備得到： 石墨與二氧化鈦的混合比例按質量比計算為1 :0.05 ;所述石墨電極通過將石墨與二 氧化鈦混合、經(jīng)模具壓模后，在500A/cm2電流下進行固化得到。
[0032] 實施例中所組裝的電解池的結構示意圖詳見圖1，其為實現(xiàn)本發(fā)明的其中一種方 案，本領域技術人員可以理解其工作原理后自行組裝出具有相同或類似功能的電解池實現(xiàn) 本申請的發(fā)明目的，也落入本發(fā)明的保護范圍。
[0033] 電解池包括作為陽極的石墨電極2,作為陰極的銅電極5,及盛放電解質溶液的電 解池體6,電解池體6的底部設有一進液口，通過管道與進樣裝置8相連，第一閥門7用于控 制待測樣品的輸送。
[0034] 電解池體6為密封結構，其上端設有通氣口，通氣口通過管道與氣體取樣裝置1相 連，使電解過程中產(chǎn)生的氣體通過通氣口被氣體取樣裝置收集，第二閥門3控制電解池產(chǎn) 生的氣體的輸送。
[0035] 電解池還設有攪拌器4用于調節(jié)電解過程中的電解質分布。
[0036] 實施例中所述氣相色譜法的檢測條件為：高純N2載氣，柱流量為4. Oml/min ;進樣 器溫度為150°C ;檢測器溫度為180°C ;柱溫為85°C。
[0037] 實施例1 以氯離子濃度為1000 mg/ L的標準氯離子溶液作為標準溶液；標準氯離子溶液購自阿 拉丁試劑。
[0038] S1.按圖1組裝電解池，將硫酸銅用二次蒸餾的去離子水配制成200g/L的硫酸銅 溶液備用，取配好的硫酸銅溶液250mL，裝入電解池中； 52. 調整電解電壓為2. 0V，電流為3. 0A，攪拌速度為15轉/分鐘，采用50mL的定量取 樣器收集電解過程中產(chǎn)生的氣體；收集前先在定量取樣器中充滿水，收集氣體的過程中，水 被排出，當水完全被排出時，停止電解； 53. 檢測收集到的氣體中CC14的含量； 54. 制作標準曲線，標準曲線的制作方案按如下方法進行： 取三份體積為250mL的S1.配好硫酸銅溶液，分別加入標準氯離子溶液，使溶液中氯離 子的濃度在原硫酸銅溶液氯離子濃度的基礎上分別增加 l〇mg/kg、20mg/kg、30mg/kg ;采用 氣相色譜分別測定這三種溶液電解完成后收集的氣體中CC14的含量，根據(jù)氯離子濃度變化 值與CC1 4峰面積關系作圖，獲得標準曲線，如表1及圖2所示。根據(jù)標準曲線折算待測硫 酸銅溶液中氯離子的含量。
[0039] 表1檢測結果及標準曲線

【權利要求】
1. 一種石墨電極，其特征在于，所述石墨電極由石墨與二氧化鈦混合組成，石墨與二氧 化鈦的混合比例按質量比計算為1 :〇.〇1~〇. 1 ;所述石墨電極通過將石墨與二氧化鈦混合、 經(jīng)模具壓模后，在5~500A/cm2電流下進行固化得到。
2. 權利要求1所述石墨電極在作為電解池陽極中的應用。
3. -種測定硫酸銅中氯離子含量的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
51. 采用權利要求1所述石墨電極作為陽極，銅電極作為陰極，組裝成電解池，在電解 池中裝入體積為％的待測硫酸銅溶液；
52. 進行電解，采用定量取樣器收集電解過程中產(chǎn)生的全部氣體；當氣體充滿定量取 樣器時電解終止；
53. 檢測收集到的氣體中CC14的含量；
54. 根據(jù)標準曲線折算待測硫酸銅溶液中氯離子的含量。
4. 根據(jù)權利要求3所述的檢測方法，其特征在于，S1.所述待測硫酸銅中氯離子的含量 小于30mg/kg硫酸銅。
5. 根據(jù)權利要求3所述的檢測方法，其特征在于，S1.所述硫酸銅溶液中硫酸銅的濃度 為 30g/L?200g/L。
6. 根據(jù)權利要求3所述的檢測方法，其特征在于，S2.中電解的條件為：電壓1.5~3V， 電流1?3A。
7. 根據(jù)權利要求3或5所述的檢測方法，其特征在于，電解的過程中還有攪拌裝置進行 攪拌，攪拌速度為15~30轉/分鐘。
8. 根據(jù)權利要求3所述的檢測方法，其特征在于，S4中，標準曲線的確定方法為通過直 線外推法確定。
9. 根據(jù)權利要求8所述的檢測方法，其特征在于，S4.中標準曲線的確定按如下方法進 行： 體積為％的待測硫酸銅溶液中加入標準氯離子溶液，使待測硫酸銅溶液中氯離子的 濃度在原待測硫酸銅氯離子濃度的基礎上分別增加 l〇mg/kg、20mg/kg、30mg/kg ;用氣相分 析法分別測定這三種溶液電解完成后收集的氣體中CC14的含量，根據(jù)氯離子濃度變化值與 CC14峰面積關系作圖，獲得標準曲線。
【文檔編號】G01N27/30GK104062337SQ201410271689
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權日:2014年6月17日
【發(fā)明者】廖悅鑒, 王永成, 劉楊 申請人:廣州科城環(huán)?？萍加邢薰?br>