Состав мембраны ионоселективного электрода для измерения активности бихромат-ионов

Состав мембраны ионоселективного электрода для измерения активности бихромат-ионов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ХЮЮК

РЕСПУБЛИК

3(g) G 01 и 2 0 г» р . - ч

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р73%: а И

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„Е(и бО,5

ГОСУДА СТВЕННЫЙ НОМИТЕт СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfAO

- (2! ) 2963135/18-25 (22) .25.07.80 (46) 15.04.83. Бюл. и 14 (72) X.È, Якубов, И.Я. Калонтаров, М.М. Мансуров, Е.Я. Калонтарова,, ф.У. Ахмедщина, Г.М.;Семенова, Е .H.Áàхус и К.М. Махкамов (71) Таджикский государственный университет им. В.И. Ленина и Институт химии им. В.И. Никитина (53) 543.257(088.8)

{56) 1. Ионоселективные электроды.

Под ред. Дарста P., М., "Мир", 1972..

2. Урусов Ю.И. и др. Разработка и исследование селективных мембранных электродов. Сообщение 12, Электроды, селективные к ионам HCrO, Журнал аналитической" химии, 34, 1, с. 156-160, 1978(прототип). (54)(57) СОСТАВ МЕМБРАНЫ.440НОСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АКТИВНОСТИ БИХРОМАТ-ИОНОВ на основе электродно-активного вещества, диспер- гированного в матрице, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых концентраций, в качестве электродно-активного вещества использованы ионы С1 (111) в количестве 8,3-10 весА, а матрица представляет собой привитой сополимер на полимерной основе с акрилонитрилом, обработанный сульфитом натрия.

1012118

Изобретение относится к аналитической химии, в частности, к определению содержания бихромат-ионов в растворах, сточных водах,. сорбции этих ионов иэ растворов и к электрохимии, 5 в частности к созданию электродов с анионной функцией.

Известны ионоселективные электроды предназначенные для определения активности различных ионов (13.

Наиболее близким техническим ре" шением является состав мембраны ионоселективного электрода для определения активности бихромат-ионов. В качестве чувствительных элементов се- 15 лективных электродов используют

2 ° !О И растворы хромовокислых солей четвертичных аммониевых оснований (ЧАО) - тетраоктиламмониевых и четвертичных фосфониевых оснований (ЧФО)-20 тетраоктилфосфониевых и тетрадецилфосфониевых. Индикаторные мембраны ионоселективных электродов на основе растворов солей ЧАО и ЧФО в дибутил- фталате использовали после введения 25 их в полимерную матрицу иэ поливинилхлорида, т.е. в "отвержденном ви,де" (2).

Недостатком известного решения является невозможность применения для определения в растворах концентрации бихромат-ионов, превышающих

I 10 И.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых концентраций.

Поставленная цель достигается тем, что в составе мембраны монохроматионоселективного электрода для определения активности бихромат"ионов на основе элвктродноактивного вещества, 40 диспергироваиного в матрице, в качестве электродноактивного вещества использованы ионы Сг (III) в количестве 8,3-10 вес.3, а матрица представляет собой привитой сополимер на поли- 45 мерной основе (целлюлоза, поливиниловый спирт, поликапроамид), с акрилонитрилом (AH), обработанный сульфидом натрия.

-50

Пример 1. Иембрана изготавливается на основе гидратцеллюлозной (целлоФановой) пленки, к которой прививают полиакрилонитрил (ПАН ) по известному методу. Целлофановую пленку

Стеклянный Ма Сг 0 11ембра электрод 0,1 И с натриевой функцией погружают в реакционную смесь, приготовленную иэ следующего расчета:

";на 1 г целлофана расходуют 4,5 акрилонитрила, 72 мл дистиллированной воды, 7,5 мл раствора инициатора. Инициатор готовят следующим образом: 2,74 г

Ое(МН4) (МО ) растворяют в 50 мл

0,1 н. раствора НМО . Продолжительность реакции 45 мин при 17"20 С. по окончании реакции пленку извлека- ют из раствора, промывают дистиллиро-. ванной водой и сушат. Затем привитой сополимер целлофана с ПАН обрабатывают 84-ным раствором сернистого. натрия в нейтральной среде, которую поддерживают введением однозамещенного фосфата калия:или натрия при 70-80 С.

Иодуль ванны 50:1. Время обработки

4-5 ч. По окончании реакции образец извлекают из раствора, промывают во-» дой, затем обрабатывают 33-ным раст.вором серной кислоты при комнатной температуре в течение 15 мин, снова промывают водой и высушивают.

Цел-:,-СН »„N < lien ЫН -СИ) - О4

14 C=NH

5Н

Цел -(С11 -1 Н-)„

С вЂ”.HH x

11 ..—

Содержание ПАН в привитом саполи мере составляет 20-263, содержание серы - 2,75-33.

Навески мембраны, полученной из модифицированной целлофановой плен. ки выдерживают в 1 н. растворе НС1 в течение 1 ч, обрабатывают 0,1 И раствором Ма (,г О . Содержание хрома (III) составляет 83,2 мг на 1 г пленки. Полученные таким образом хромо содержащие мембраны исследовались в качестве чувствительных элементов с анионной функцией, обратимых к бихромат-ионам.

Электрод конструктивно выполнен в ,виде трубки из тефлона, на конце которой имеется резьба. Торец трубки затягивается мембраной; палученной из модифицированной целлофановой гтленки.

В качестве эталонного электрода используют стеклянный электрод с нат.риеаой функцией, ЭСЛ-54-04. Электродную функцию исследуют с помощью гальванического.элемента 1. на Ма Сг О„ Стеклянный переменйой. электрод концентра- с нбтриевой ции функцией

3 101211

На фиг. 1 представлена зависимость

ЭДС гальванического элемента (1) от концентрации бихромат-ионов в растворе, которая в пределах 0,5-1 ° 10 И

Na Cr О имеет. прямолинейный вид с наклоном 32 мв..

Пример 2. Иодифицированные целлалозные волокна используют в ка-. честве чувствительных мембран электродов с анионной функцией, обратимых !р

2к ионам Cr О . Электрод конструктивно по примеру 1 выполнен за тем исключением, что торец трубки затягивают целлофановой пленкой, на которую .наносится паста и прижимают д навинчивающейся гайкой. Паста состо. ит из следующих компонентов: истертое в порошок модифицированное цеплюлозное волокно, предварительно обработанное раствором К Сr<0>(0,1 И (в НС1 (1 И) и органический растворитель (эфиры фталевой кислоты, нитробензол). Внутрь трубки заливают раствор, содержащий 0,1 М йа Сг О и 1 И НС1 и помещают эталонный электрод.

На фиг. 2 представлена зависимость

ЭДС гальванического элемента 1 от кон-. центраций бихромат-ионов в растворе, которая имеет прямолинейный участок

30 с наклоном 33 мв в интервале концентраций бихромат калия 0,5-1,10 М, В табл. 1 приведены соотношения компонентов в мембране, интервал по шкале рС 14а Сr 0» в котором выполня-. ется электродная Функция, в зависимости от соотношения компонентов в мембране, а также тангенсы угла наклона графиков Е = f (CNC r 0+) . На фи г. 3 представлена зависимость Е =

= f (-IgCNa C 0„) при различных содер-Фв жаниях ИАНа.

Рассмотрение результатов опытов, представленных на Фиг. 3 и в табл.1 показывает. что при содержании хрома (ЧI) 8,3-104 и полиакрилонитрила (ПАН)

10 04 " 20, Ж электрод сохраняет линейную функцию в интервале рС

Na Cr 0 0-3,3 с наклоном dF/

/dPCNafr 0 ?3 мв. При увеличении содержания ИАН ло 34,53 наклон

dE/doCI4à Cã О„увеличивается до

40-42 мв, что повышает чувствительность электрода, но одновременно линейный участок крй вой Е - pCNa С г О . сообщается до 0,2. 5

Учитывая, что для практического применения необходимы электроды с более широкими диапазоном измерений

8 ф и невысокой стоимостью, оптимальным составом мембраны предлагаемого электрода с бихроматной функцией является следующий: ПАН - 103; сера - 2,753, хром - 8,254. Следует отметить, что содержание серы и хрома в мембране определяется содержанием

IlAH.

Нижний предел концентраций: ПАН10,0ь.

Верхний предел концентраций: ПАН3",5ь.

На Фиг. 4 представлена зависимость Е = f("1цСМО СсЩ для предлагаемого состава мембраны.

Время жизни электрода с оптимальным соотношением компонентов мембраны составляет не менее 8-ми мес.

1 Фиг. 4).

С верхним пределом сопеожания ПАНне менее трех мес.

С нижним пределом содержания ПАНне менее 8-ми мес.

Предела длительности жизни электродовпока окончательно установить не удалось, так как опыты с электродами проводились в. течение 3-8 мес.

Из экспериментальных данных, приведенных в табл. 1 и на фиг. 1-4, следует, что предложенные соотношения компонентов в мембране позволяют проводить определение бихромат-ионов с концентрациями большими чем 1 10 И.

В табл. 2 приведена рецептура для получения мембр" с различным содержанием ПАН. Последовательность опера-. ций прививки ПАН к гидратным пленкам аналогична примеру 1 описания изобретения.

Стадия сульфидирования - обработка привитого сополимера целлофана с ПАН сульфидом натрия во всех случаях осуществляется в условиях примера 1 описания изобретения.

В табл. 3 представлены данные по селективности мембранного электрода, представленные для рассмотрения заявки с вышеуказанным составом мембраны.

Селективность предлагаемого электрода определяется по методу смешанных растворов с постоянной концентрацией бихромат-иона, равной 0,05,о, и переменной концентрацией меж,ющих, ионов МО, C I 0, С1, Вг, J Ип0, ЬО, РО4 . Результаты измерений ЭДС гальванического элемента с переносом, составленного из мембранного бихроматного электрода и стандартного

1 Таблица !

Хром, ф

Интервал по шкале рСЙО Сг От,, в котором выполняется линейная зависимость Е =* (СЙо С дОт) Полиакрилонитрил, Ф

Тангенс угла наклона зависимости

Е -S C a„a;O, Сера, ф

3,45 10,35 &2,7

3,37 10 12 0 -3,0

3,10 9,31 О+3,2

3,08 9,29 Ot3,3

2,75 8,10 0-3,3

2,75 8,25 0-3,3

1ф3 2у2 0 Зу0

34, 51

27ю !

2291

20,9

11 5

10,0

3,8

Таблица 2

Содержание, после. сульфидиро вания

72 45

72 8

3,45

34,51

4,5. 7,5 .

2,0 7,5 72

2,75

10,0

Й 1012118 Ь хлорсеребрянного электрода ЭВР-!МЗ, ти исходных реагентов для изготовле" сведены в табл. 3 ЭДС элемента в чис- ния мембран, простоте получения обратом растворе 0,05 m Ма Сг От. тимого электрода и возможности опредеПреимущества предлагаемого соста- ления бихромат-ионов в растворах с ва мембраны заключаются в доступнос- i концентрацией 1- 10 М.

Отношение, Е, мв

l ) 93

2:1

92 92

92

90 90

8б

90

88 88 б0:1

85

77 фм с са,о ио ссо

93 93

93 93

10:1 92 92

201 91 91

40:1 90 90

120."1 85 8S

93 93

93 93

88 88

8) . 8>

93

92

Таблица 3 ф„О о .= РОЗ

93 93

93 92

92 91

1012118

-10

-Ю дб

-70

1012118

jive

УО

80 г

rr

Or

Составитель И. Рогаль .

Рееектоо к. Говтин техоев М.геогвяь коооекто А. вятке

Заказ 2750/53 Тираж 571 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делай изобретений и открытий

11)ОЯ Москва Ж-Ц Раушская наб.д ц 4Q

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнав . 4 е