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专利名称：地球化学样品氧化强度值的电极测定装置与测定方法
技术领域：
本发明涉及借助于测定地球化学样品的物理化学参数来获取评价指标的领域，尤其是一种地球化学样品氧化强度Eh值的测定装置与测定方法。
背景技术：
自20世纪80年代澳大利亚的G.J.GoVett提出硫化矿体的地电化学理论以来，在地球化学勘查常用地球化学指标中，除了元素的含量数据外，还应用了Eh值和pH值等指标。对于pH值，测定方法十分简单，测定的数据也很可靠，但要获取可靠和稳定的Eh值就十分困难。主要原因是所测体系(含样品的溶液)与空气中的氧处于一个动态的交换过程，使得所测体系的Eh值不停地发生变化。如何准确地测定地球化学样品的Eh值是许多学者一直在探索的问题。国内外学者都进行过有益的尝试，但各种方法均有不完善之处。如最常用和最简单的方法是将样品粉末加一定量的蒸馏水制成悬浮溶液，直接将电极插入溶液中进行测定，这种方法使得所测数据的“重现性”极差，甚至在很短的时间(几分钟)内，对同一个样品重复测定几次，而每次所得数据都不相同，且所得结果并非样品本身真实的Eh值，影响找矿指标的正确评价。
发明的内容本发明的目的是针对已有方法难以准确测定地球化学样品本身真实Eh值的状况，而设计一种装置与方法，它们能够测定样品真实的Eh值，为地球化学找矿、特别是铀矿找矿提供一个可靠的评价指标。
本发明的技术方案是根据能恩斯特方程 对于一个地球化学样品，在实际操作过程中不可能分别测定各元素的氧化态和还原态的浓度，但能够测定整个样品的氧化强度Eh值的状况而设计一个测定样品Eh值的装置与方法。
图1描述了本发明地球化学样品氧化强度Eh值的测定装置的结构，它是由盛有同种溶液3的两个容器经过盐桥4相连接；样品电极1置一个容器内的溶液3中，参比电极2置另一个容器内的溶液3中；两电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接而构成。
氧化强度Eh值测定的方法是首先制备样品电极①对于岩矿样品，直接将样品切割1.5cm×1.5cm的立方体，用导电胶粘上一根导线，导电胶用环氧树脂加入炭粉充分拌匀制得。
②对于粉末样品，将粉末放入钢制模具中，压制成直径为1.5cm的圆柱体，用导电胶粘上一根导线，其表面涂上环氧树脂胶，一个端面不涂环氧树脂胶；然后在测定装置中安置样品电极1和参比电极2样品电极1和参比电极2，分别插入盛有同种溶液3的两个容器中，通过盐桥4连接两个容器，电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接；接着用电位差计或酸度计测定样品的Eh(pH)值。
若测定的是pH值，可以根据能恩斯特方程换算成Eh值。
从理论上推算其样品的Eh值的范围以土壤样品中二价铁氧化成三价铁为例，推算过程如下铁在还原环境中是以二价状态存在，在氧化环境中以三价状态存在。因此，只要测定了铁的不同价态的稳定范围，就能够推定含铁样品所处的Eh-pH值范围；因为Fe2+→Fe3++e其Eh°＝0.77V由于这一反应是在水溶液中进行的，故Eh与水溶液的H+浓度有关Fe2++3H2O＝Fe(OH)3+3H++eEh°＝1.06V平衡时，依能恩斯特方程式得 其中n＝1，Qa=aH+3·aFe(OH)3aFe2+·aH2O3]]>按规定，取aH2O与aFe(OH)3都为1，故得Qa=aH+3aFe2+,]]>所以就有Eh=1.06+0.059LogaH+3aFe2+]]>=1.06+0.059×3LogaH+-0.059LogaFe2+]]>作为估计，取aFe2+=10-6]]>摩尔/升，得Eh＝1.414-0.177PH (1)此式为含铁的Eh-PH值下限；上限为Eh＝1.04-0.059PH(2)由上面两式，从理论上获得了含铁土壤样品的Eh-PH值范围，实际上也是地球化学样品的理论值范围。
本发明的优点和积极效果
本发明涉及的地球化学样品Eh(pH)值的测定装置与方法能测得样品本身真正的Eh(pH)值，并使所测数据的重现性好。
本发明的积极效果由于实测区各个样品一般处于同样的环境下，故样品之间的Eh值没有很大的差异，找不出可用于地球化学评价的信息。但是在区内的局部地段，各个样品之间的Eh值是有差别的，正是这种差别，才反映了样品中元素的不同含量。故在评价过程中，必须考虑样品的Eh(pH)值对评价指标的影响。如在相同的Eh值条件下，酸度高的样品中，尽管Cu的含量低，但也不能表明该样品与Cu矿化没关；相反，在酸度低的样品中，尽管有一定量的Cu存在，甚至Cu含量可以构成弱异常，那也不一定就是与Cu矿有关。因此本发明提供样品Eh(pH)值的测定方法将对地球化学的评价起到积极的作用。
在铀矿的找矿中效果更加明显，因为铀矿化主要发生在一定的Eh条件下，超出这个Eh范围，就不可能有铀矿化发生，而该装置与方法能准确地测定样品的Eh值，进而确定铀矿化发生的有利地段，对找铀矿有明显的指标作用。


；图1本发明地球化学样品氧化强度Eh值的电极测定装置结构示意图。
图2测试样品Eh/pH值范围图解。
具体实施例方式图1描述了装置的结构，它是由盛有同种溶液3的两个容器由盐桥4相连接；样品电极1置一个容器内的溶液3中，参比电极2置另一个容器内的溶液3中；两电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接而构成。
Eh值测定的方法是
首先制备样品电极①对于岩矿样品，直接将样品切割1.5cm×1.5cm的立方体，用导电胶粘上一根导线；②对于粉末样品，将粉末放入钢制模具中，压制成直径为1.5cm的圆柱体，用导电胶粘上一根导线，其表面涂上环氧树脂胶，一个端面不涂环氧树脂胶；导电胶可用环氧树脂加入一定量的炭粉充分拌匀制得；然后在测定装置中安置样品电极1和参比电极2样品电极1和参比电极2，分别插入盛有同种溶液3的两个容器中，通过盐桥4连接两个容器，电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接。
接着用电位差计或酸度计测定样品的Eh(pH)值。
若测定的是pH值，可以根据能恩斯特方程换算成Eh值。
为了估计所测数据的可靠性，还可以从理论上推算其样品的Eh值的范围，以土壤样品中二价铁氧化成三价铁为例，推算过程如下铁在还原环境中是以二价状态存在，在氧化环境中以三价状态存在。因此，只要推测了铁的不同价态的稳定范围，就可以认为是含铁样品所处的Eh-pH值范围。因为Fe2+→Fe3++e其Eh°＝0.77V由于这一反应是在水溶液中进行的，故Eh与水溶液的H+浓度有关Fe2++3H2O＝Fe(OH)3+3H++e Eh°＝1.06V平衡时，依能恩斯特方程式得
其中n＝1，Qa=aH+3·aFe(OH)3aFe2+·aH2O3]]>按规定，取aH2O与aFe(OH)3都为1，故得Qa=aH+3aFe2+,]]>所以就有Eh=1.06+0.059LogaH+3aFe2+]]>=1.06+0.059×3LogaH+-0.059LogaFe2+]]>作为估计，取aFe2+=10-6]]>摩尔/升，得Eh＝1.414-0.177PH (1)此式可作为含铁的Eh-pH值下限。也就是说，在给定pH条件下，含铁土壤样品的氧化电位必定高于由此式算得的值。
至于上限，由于各种元素对的电化学反应都不能完全代表氧化带的上限，经过人们对天然水的Eh-pH值大量测量，确定天然水的稳定上限Eh＝1.04-0.059pH(2)本装置与方法应用于找铀矿和有色金属找矿，效果显著。
甘肃省白银矿区采取了40件土壤样品，按照该方法测定了样品的Eh(pH)值，经过重复测定，各样品的所测数据差异小，即重现性好，全部数据都落在理论值的范围内，见图2。
这40个样品分别取自6个不同地段，以折腰山地段的11个样品为例，见下表Mo含量(％)与相应的Eh(pH)值对比表

从表中可见，高含量(0.003％≥)的6个样品中，有4个样品的Eh值较低，而低含量的5个样品中有3个样品的Eh值较高，这与理论分析的结果是相吻合的，这为我们评价采样地段的含矿性提供了依据，取得了很好的效果。
权利要求
1.地球化学样品氧化强度Eh值的测定装置，其特征在于它由盛有同种溶液3的两个容器经过盐桥4相连接；样品电极1置一个容器内的溶液3中，参比电极2置另一个容器内的溶液3中；两电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接而构成。
2.地球化学样品氧化强度Eh值测定的方法，其特征在于首先制备样品电极①对于岩矿样品，直接将样品切割1.5cm×1.5cm的立方体，用导电胶粘上一根导线；导电胶用环氧树脂加入炭粉充分拌匀制得。②对于粉末样品，将粉末放入钢制模具中，压制成直径为1.5cm的圆柱体，用导电胶粘上一根导线，其表面涂上环氧树脂胶，一个端面不涂环氧树脂胶；然后在测定装置中安置样品电极1和参比电极2样品电极1和参比电极2，分别插入盛有同种溶液3的两个容器中，通过盐桥4连接两个容器，电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接；接着用电位差计或酸度计测定样品的Eh(pH)值。
3.根据权利要求2所述的地球化学样品氧化强度Eh值测定的方法，其特征在于对于测定的是pH值，可以根据能恩斯特方程换算成Eh值。
4.根据权利要求2所述的地球化学样品氧化强度Eh值测定的方法，其特征在于从理论上推算其样品的Eh值的范围以土壤样品中二价铁氧化成三价铁为例，推算过程如下铁在还原环境中是以二价状态存在，在氧化环境中以三价状态存在。因此，只要测定了铁的不同价态的稳定范围，就能够推定含铁样品所处的Eh-pH值范围；因为其Eh°＝O.77V由于这一反应是在水溶液中进行的，故Eh与水溶液的H+浓度有关Eh°＝1.06V平衡时，依能恩斯特方程式得 其中n＝1，Qa=aH+3·aFe(OH)3aFe2+·aH2O3]]>按规定，取aH2O与aFe(OH)3，都为1，故得Qa=aH+3aFe2+,]]>所以就有Eh=1.06+0.059LogaH+3aFe2+]]>=1.06+0.059×3LogaH+-0.059LogaFe2+]]>作为估计，取aFe2+=10-6]]>摩尔/升，得Eh＝1.414-0.177PH (1)此式为含铁的Eh-pH值下限；上限为Eh＝1.04-0.059PH (2)
全文摘要
本发明涉及借助于测定地球化学样品的物理化学参数来获取评价指标的领域，尤其是一种地球化学样品氧化强度Eh值的测定装置与测定方法。它由盛有同种溶液3的两个容器经过盐桥4相连接；样品电极1置一个容器内的溶液3中，参比电极2置另一个容器内的同种溶液3中；两电极1、2各自通过导线与电位差计或酸度计相接而构成。用电位差计或酸度计测定样品的Eh(pH)值；测定的pH值，可以根据能恩斯特方程换算成Eh值；从理论上推算其样品的Eh值的范围，本发明能够测定样品真实的Eh值，所测数据的重现性好，为地球化学找矿、特别是铀矿找矿提供一个可靠的评价指标。
文档编号G01N27/30GK1616954SQ20031011051
公开日2005年5月18日 申请日期2003年11月14日 优先权日2003年11月14日
发明者戴塔根, 邹艳红, 高光明, 万方 申请人:中南大学