Procedimiento galvánico con análisis del baño electrolítico mediante una extracción en fase sólida.

Procedimiento para la deposición galvánica de una capa metálica a partir de un baño electrolítico,

vigilándose lasconcentraciones de por lo menos dos componentes del baño electrolítico, mediante el recurso de que se llevan acabo las siguientes etapas:

(a) se extrae una muestra del baño electrolítico;

(b) la muestra se aporta a una columna para la extracción en fase sólida, que contiene un sorbente sólido;

(c) la columna se somete a un proceso de lavado con un primer eluyente, permaneciendo en la columna lospor lo menos dos componentes y siendo eluidos desde la columna los componentes indeseados;

(d) los por lo menos dos componentes son eluidos desde la columna mediante un segundo eluyente;

(e) se determinan las concentraciones de los por lo menos dos componentes en el material eluido obtenido enla etapa (d), sin que los componentes sean separados entre ellos.

Procedimiento galvánico con análisis del baño electrolítico mediante una extracción en fase sólida

Sector del invento El presente invento se refiere a un procedimiento para la deposición galvánica de una capa metálica a partir de un baño electrolítico, siendo vigilada la concentración de por lo menos dos componentes del baño electrolítico con ayuda de una columna para la extracción en fase sólida.

Antecedentes del invento La deposición galvánica de capas metálicas a partir de baños electrolíticos se utiliza industrialmente en múltiples casos. En este caso, el baño electrolítico contiene, junto a un compuesto del metal que debe de ser depositado o de los metales que deben de ser depositados, por regla general otros componentes adicionales, que son necesarios para la realización del procedimiento de deposición y para el mejoramiento de la calidad de la capa metálica depositada. En el caso de estas sustancias se trata de ciertos compuestos orgánicos. Ejemplos de tales componentes son agentes refinadores de granos, agentes humectantes, aditivos abrillantadores, agentes formadores de complejos y agentes inhibidores. Estos componentes, en el caso de la realización del procedimiento de deposición, por lo general son consumidos, destruidos o substraídos del baño mediante separación por arrastre de un modo más o menos rápido. La concentración de los componentes disminuye por lo tanto de un modo más o menos rápido en el transcurso del tiempo. Con el fin de hacer posible una realización óptima del procedimiento de deposición a lo largo de un prolongado período de tiempo, es necesario, por lo tanto, vigilar la concentración de uno o varios componentes del baño electrolítico y reemplazar la cantidad consumida o respectivamente destruída del o los componente (s) según sea necesario mediante aportación de nuevas cantidades del o los componente (s) al baño electrolítico.

La vigilancia de la concentración del o de los componente (s) de un baño electrolítico requiere la determinación de la concentración del o de los componentes en el baño electrolítico en intervalos cronológicos regulares. Hasta ahora esto se efectúa en muchos casos sacando manualmente muestras individuales del baño electrolítico y sometiendo a éstas a un análisis químico y/o físico, eventualmente después de un enriquecimiento y de una purificación de las muestras. En este caso, las etapas individuales del análisis, de separación de los aditivos, de purificación y de determinación de la concentración, se llevan a cabo por separado entre ellas. Junto a la dedicación aumentada de tiempo y a los costes suplementarios resultantes, el resultado está a disposición para una valoración tan sólo de un modo considerablemente retrasado en el tiempo. El objetivo de garantizar una seguridad aumentada de los procesos y de hacer posible una rápida intervención, en el caso de que se modifiquen las concentraciones o respectivamente las relaciones de concentraciones, o de que se enriquezcan ciertos productos de descomposición de los materiales aditivos en el electrólito, sólo se puede conseguir de un modo muy limitado, si es que se puede conseguir de algún modo. Frecuentemente, en el lugar de la fabricación y por consiguiente en el lugar de la toma de muestras no existe la posibilidad de llevar a cabo un correspondiente análisis del baño en un momento próximo. El explotador de la instalación de producción depende, por consiguiente, por regla general. en lo que respecta a la realización de los análisis, que son inmensamente importantes para el control de los procesos y de la calidad de sus productos, de la ayuda y del planificación cronológica de unas terceras personas, siempre y cuando que él no quiera invertir en las correspondientes instalaciones de análisis y en un personal cualificado.

Estado de la técnica La extracción en fase sólida (en inglés "Solid Phase extraction", SPE) constituye el método más ampliamente propagado para el enriquecimiento y la purificación de muestras, es decir el método de preparación previa de lasmuestras, para la moderna cromatografía en fase líquida. Él se emplea en particular para el análisis de sustancias activas farmacéuticas y en la técnica del medio ambiente para el enriquecimiento de las sustancias que deben de ser determinadas en la analítica de las aguas.

Para esto, los componentes que deben de ser extraídos se enriquecen sobre unos adsorbentes especiales y a continuación se eluyen con un disolvente. A los cartuchos empleados en este caso se les puede aplicar facultativamente un vacío.

La extracción en fase sólida tiene, frente a la extracción de líquido-líquido (LLE) , la gran ventaja de que ella se puede realizar con unos volúmenes muchísimo más pequeños de disolventes, y de esta manera se consigue una concentración más alta del analito en un tiempo más breve. Además de esto, la separación, en comparación con la LLE, es más completa, puesto que la elección del adsorbente y del eluyente hace posible una amplia gama de polaridades y una extracción óptima de los componentes deseados de la solución.

De acuerdo con el estado de la técnica, el enriquecimiento y la purificación de las muestras, que se han mencionado más arriba se llevan a cabo como una etapa realizada por separado antes de la separación propiamente dicha y de la determinación de las sustancias interesantes. Esta separación y esta determinación se llevan a cabo frecuentemente mediante una subsiguiente cromatografía en fase líquida (p.ej. una HPCL o UPLC) , es decir que la preparación previa de las muestras y la determinación propiamente dicha se llevan a cabo en varias etapas consecutivas.

D'Urzo y colaboradores (Journal of Electrochemical Society, 152, 2005, página C243 y página C697) describen la vigilancia de dos clases de aditivos orgánicos en baños de cobre de carácter ácido mediante una extracción en fase sólida y un análisis por HPLC, que abarca las siguientes etapas:

(a) una toma de muestras del baño para la deposición de capas de cobre

(b) una extracción en fase sólida de los dos aditivos que deben de ser determinados en una etapa con un material de columna constituido a base de estireno / divinil-benceno,

(c) una separación de los aditivos mediante una HPLC

(d) una determinación cuantitativa de los aditivos mediante una espectrometría de rayos UV.

Johnson y colaboradores (Metal Finishing, octubre de 1985, página 49) describen la determinación de tres componentes orgánicos, que se utilizan como aditivos en baños de estaño de carácter ácido, mediante

(a) una toma de muestras

(b) una extracción en fase sólida

(c) una separación por HPLC

(d) una detección por rayos UV.

En el caso de estos métodos es desventajosa la utilización de una complicada etapa de HPLC (cromatografía de fase líquida de alto rendimiento) para la separación de los compuestos orgánicos antes de su determinación cuantitativa.

La vigilancia casi continua de un proceso galvanotécnico es rentable cuando las condiciones de los procesos y/o del baño se modifican de una manera más rápida que aquella en que éstas pueden ser detectadas con los habituales métodos manuales de análisis y de automatización. Esto es válido en particular para unos procesos con un estrecho intervalo de concentraciones, pequeños volúmenes de los baños y altos caudales de paso (una alta velocidad de deposición, un arrastre de entrada y salida) .

Descripción del invento El invento se basa en la misión de poner a disposición un procedimiento para la deposición galvánica de una capa metálica a partir de un baño electrolítico, en el que se puede vigilar de un modo sencillo la concentración de por lo menos dos componentes del baño electrolítico. En particular, debe de ser posible realizar la determinación de la concentración de los por lo menos dos componentes en un breve período de tiempo y mediando utilización de pequeños volúmenes de disolventes. De esta manera debe de ser posible la vigilancia casi continua de la concentración de los por lo menos dos componentes. Además de esto, debe de ser posible vigilar la concentración de varios componentes casi simultáneamente.

Los problemas planteados por estas misiones se resuelven mediante un procedimiento para la deposición galvánica de una capa metálica a partir de un baño electrolítico, vigilándose las concentraciones de por lo menos dos componentes del baño electrolítico mediante el recurso de que se llevan a cabo las siguientes etapas: (a) se toma una muestra del baño electrolítico; (b) la muestra se aporta a una columna para la extracción en fase sólida, que contiene un sorbente sólido; (c)... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la deposición galvánica de una capa metálica a partir de un baño electrolítico, vigilándose las concentraciones de por lo menos dos componentes del baño electrolítico, mediante el recurso de que se llevan a cabo las siguientes etapas:

(a) se extrae una muestra del baño electrolítico;

(b) la muestra se aporta a una columna para la extracción en fase sólida, que contiene un sorbente sólido;

(c) la columna se somete a un proceso de lavado con un primer eluyente, permaneciendo en la columna los por lo menos dos componentes y siendo eluidos desde la columna los componentes indeseados;

(d) los por lo menos dos componentes son eluidos desde la columna mediante un segundo eluyente;

(e) se determinan las concentraciones de los por lo menos dos componentes en el material eluido obtenido en la etapa (d) , sin que los componentes sean separados entre ellos.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, realizándose que el metal es estaño, zinc, cobre, níquel o un metal noble.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, realizándose que el metal noble es paladio u oro.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que el componente que debe ser vigilado es una flavona, una calcona, maltol, naftol o un agente tensioactivo no iónico activo frente a los rayos UV.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que el componente que debe de ser vigilado es un agente refinador de granos o un aditivo.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, realizándose que el agente refinador de granos es el agente Morín.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que el sorbente es un copolímero de divinil-benceno y de N-vinil-pirrolidona.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que el primer eluyente es agua, un ácido diluido, una mezcla a base de un alcohol y ácido sulfúrico o una mezcla a base de un alcohol y agua.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que el segundo eluyente es agua, metanol, una mezcla de agua y de metanol, o acetonitrilo.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que la aportación del primer eluyente a la columna se efectúa en la etapa (c) en la misma dirección, en la que se ha efectuado la aportación de la muestra en la etapa (b) .

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 9, realizándose que la aportación del primer eluyente a la columna se efectúa en la etapa (c) en la dirección opuesta a la de la aportación de la muestra en la etapa (b) .

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que la aportación del segundo eluyente a la columna se efectúa en la etapa (d) en la misma dirección, en la que se ha efectuado la aportación de la muestra en la etapa (b) .

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, realizándose que la aportación del segundo eluyente a la columna se efectúa en la etapa (d) en la dirección opuesta a la de la aportación de la muestra en la etapa (b) .

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que la determinación de la concentración se efectúa en la etapa (e) mediante una fotometría, polarografía o refractometría.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que el orden de sucesión de las etapas (a) hasta (e) se repite en intervalos regulares de tiempo de desde un minuto hasta de 10 horas.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que la vigilancia de las concentraciones de los por lo menos dos componentes se lleva a cabo en combinación con un sistema de dosificación, que según sea el resultado de la determinación de las concentraciones aporta una correspondiente cantidad nueva del o de los componente (s) .

17. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, realizándose que antes de la etapa (b) se llevan a cabo un acondicionamiento de la columna con metanol o con una solución que contiene ácidos y una subsiguiente equilibración de la columna con agua.

18. Utilización de una poli ( (divinil-benceno) -co- (N-vinil-pirrolidona) ) para la extracción en fase sólida de componentes de un baño electrolítico galvánico.