Состав мембраны ионоселективного электрода для измерения активности бихромат-ионов Советский патент 1983 года по МПК G01N27/30 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности, к определе нию содержания бихромат-ионов в растворах, сточных водах, сорбции этих ионов из растворов и к электрохимии, в частности к созданию электродов с анионной функцией. Известны ионоселективные электроды предназначенные для определения активности различных ионов ij. Наиболее близким техническим решением является состав мембраны ионосеЛективного электрода для определения активности бихромат-ионов. В качестве чувствительных элементов селективных электродов используют 210 М растворы хромовокислых солей четвертичных аммониевых оснований СЧАО) - тетраоктиламмониевых и четвертичных фосфониевых оснований (ЧФО) тетраоктилфосфониевых и тетрадецилфосфониевых. Индикаторные мембраны ,ионо,селективных электродов на основе растворов солей ЧАО и ЧФО в дибутилфталате использовали после введения их в полимернуй матрицу из поливинил хлорида, т.е. в отвержденном ви,. Недостатком известного решения является невозможность применения для определения в растворах концентрации бихромат-ионов, превышающих . Целью изобретения является расширение диапазола измеряемых концентраций „ Поставленная цель достигается тем что в составе мембраны монохроматионоселективного электрода для определения активности бихромат-ионов на основе электродноактивного веи ества, диспергированного в матрице, в качестве электродноактивного вещества использованы ионы Сг (1И) в количес ве 8,3-10 весД, а матрица представл ет собой привитой сополимер на полимерной основе целлюлоза, поливиниловый спирт, поликапроамид), с акрило нитрилом (.АН), обработанный сульфидом натрия. Пример 1. Мембрана изготавли вается на основе гидратцеллюлозной (целлофановой) пленки, к которой прививают полиакрилонитрил (ПАН) по изрестному методу. Целлофановую плёнку Стеклянный Na.. Ме электрод 0,1 М

с натриевой функцией

концентра- с натриевой ции функцией погружают в реакционную смесь, приготовленную из следующего расчета: на 1 г целлофана расходуют ,5 акрилонитрила, 72 мл дистиллированной воды, 7,5 мл раствора инициатора. Иницйатор готовят следующим образом: г Ge(NH4)i(NO.j) растворяют в 50 мл 0,1 н, раствора HNO. Продолжительность реакции kS мин при 17-20 С. По окончании реакции пленку извлекают из раствора, промывают дистиллирог ванной водой и сушат. Затем привитой сополимер целлофана с ПАН обрабатывают 8%-ным раствором сернистого натрия в нейтральной среде, которую поддер)4 ивают введением однозамещенного фосфата калия или натрия при 70-80°С. Модуль ванны 50:1. Время обработки ч. По окончании реакции образец извлекают из раствора, промывают вод. дои, затем обрабатывают раст.вором серной кислоты при комнатной температуре в течение 15 мин, снова промывают водой и высушивают. Цел-Л-сн;-сн),. nc-NH Цел -(.СЦзгСН-)н С-ЦНг f ll « Содержание ПАН в привитом Ъополимере составляет 20-26%, содержание серы - 2,75-3%. Навески мембраны, полученной из модифицированной целлофановой пленIки выдерживают в 1 н. растворе НС1 В. течение 1 ч,, обрабатывают 0,1 М раствором ,. Содержание хромка (lit) составляет 83,2 мг на 1 г пленки. Полученные таким образом хромосодержащие 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 , полученной из модифицированной целлофановой ггленки. В качестве эталонного электрода используют стеклянный электрод с натриевой функцией, ЭСЛ-5 -0. Электродную функцию исследуют с помощью гальванического элемента 1. Стеклянный а переменной электрод 310 На фиг. 1 представлена зависимост ЭДС гальванического элемента (1) от концентрации бихромат-ионов в растворе, которая в пределах OfS-blO M Na имеет прямолинейный вид с наклоном 32 мв. Пример 2. Модифицированные целлюлозные волокна используют в качестве чувствительныхМембран злектродов с анионной функцией, обратимых к ионам . Электрод конструк- тивно по примеру 1 выполнен за тем исключением, что торец трубки затягивают целлофановой пленкой, на которую наносится паста и прижимают навинчивающейся гайкой. Паста состоит из следующих компонентов: истертое в порошок модифицированное целлюлозное волокно, предварительно обработанное раствором (0,1 М (в НС1 (1 М) и органический растворитель (эфиры фталевой кислоты, нитробензол) . Внутрь трубки заливают раствор, содержащий 0,1 М и 1 MHCl и помещают эталонный элект род. На фиг. 2 представлена зависимост ЭДС гальванического элемента 1 от ко центраций бихромат-ионов в растворе, которая имеет прямолинейный участок с наклоном 33 мв в интервале концент раций бихромат калия 0,5-1,. В табл. 1 приведены соотношения компонентов в мембране, интервал по шкале рС ,, в котором выполня ется электродная функция, в зависимости от соотношения компонентов в мембране, а также тангенсы угла накл на графиков Е fCCNCr Oy). На фиг.З представлена зависимость Е fC-lgCNa CtiO-,) при различных соде жаниях ПАНа. Рассмотрение результатов опытов, представленных на фиг. 3 и в табл.1 показывает, что при содержании хрома (VI) 8,3-10%и полиакрилонитрила(ПАН) 10,0% - 20,9 электрод сохраняет линейную функцию в интервале рС 0-3,3 с наклоном dP/ /dPC.MqfГд О 33 MB. При увеличении содержанияПАН ло 3,5% наклон dE/doCMa2. увеличивается до мв, что повышает чувствительность электрода, но одновременно линейный участок кривой E-pCNa СГ20 сооб1цается до 0,2. Учитывая, что для практического применения необходимы электроды с более широкими диапазоном измерений 4 и невысокой стоимостью, оптимальным составом мембраны предлагаемого электрода с бихроматной функцией является следующий: ПАН - 10%; сера 2,75%; хром - 8,25%. Следует отметить, что содержание серы и хрома в мембране определяется содержанием Нижний предел концентраций: ПАН . Верхний предел концентраций: ПАН 3,5%. На фиг. представлена зависимость Е f (-IgCMq CriO для предлагаемого состава мембраны. Время жизни электрода с оптимальным соотношением компонентов мембраны составляет не менее 8-ми мес. (Фиг. А). С верхним пределом содержания ПАН не менее трех мес. С нижним пределом содержания ПАН не 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. I-, следует, что предложенные соотношения компонентов в мембране позволяют проводить определение бихромат-р;онов с концентрациями большими чем 110 М. В табл. 2 приведена рецептура для получения мембр; i 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,П5/, и еременной концентрацией мешающи) С ЮГ, С1 ионов N0,,, ьн;., ui , or , j , nnu, $047 P0|. Результаты измерений ЭДС гальванического элемента с переносом, оставленного из мембранного бихроматного электрода и стандартного

51012118«

хлорсеребрянного электрода ЭВЛ-1МЗ, тй исходных реагентов для изготовлесведены в табл. 3 ЭДС элемента в чис- ния мембран, простоте получения обратом растворе 0,05 m , тймого электрода и возможности опредеПреимущества предлагаемого соста- ления бихромат-ионов в растворах с ва мембраны заключаются в доступное- s концентрацией ,

Таблица 1

Таблица

1012118

8 |Таблица 3

J -6gCcrz0 7

90

во

70 60 30 0 JO 20 10

О -10

-20 JO 50 -60 -70

.У.б

X

7

.« ,0 1 содержание ПИН J,51% 2--.-ПД/У 27,/i J--v-тн 22,1 Jo - --,.-пен 20.91 3 -- ПЙН 11.57о д--п-пан1о,о)о 7--(.-/7/7//J,67o U8.J уСм)аСгу09