Состав мембраны ионоселективного электрода для определения содержания ионов аммония Советский патент 1983 года по МПК G01N27/30 

СП

а

о

00 Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, предназначено для контроля содержания ионов аммония в концентрированных водных средах и может найти применение в ряде отраслей промышленност например бумажной, а также в сельском хозяйстве. Известен ряд/мембран, селективных к ионам аммония в водных средах послуживших основой для создания аммонийселективных электродов.Прежде всего это жидкие мембраны,представляющие собой раствор в органическом растворителе вещества, избирательное взаимодействующего с ионом .аммония, например раствор нонактина в трис (2-этилгексил )фосфате Cl;. Однако,- несмотря на высокую селективность к ирнам аммония, электроды в жидком исполнении неудобны в эксплуатации. Наиболее близжой к изобретению по технической сущности является мембрана ионоселЬктйвногоэлектрода Для определения ионов аммония, вклю чающая связугацее - поливинилхлорид, растворитель - пластификатор-дибути фталат, мембрано-активное вещество нонактин С 2 3. Одной из основных характеристик ионоселективных электродов является концентрационный диапазон выполнени функции данного иона. Для аммонийселективных пленочных электродов нижний предел выполнения функции ионов аммония в зависимости от техНИКИ измерения лежит в пределах SlO M NH4C1. Верхний предел 0,2-0,5 М ., ограничения в выполнении аммонийной функции в более концентрированных растворах связаны со свойствами самой мембраны. Целью изобретения является расши рение предела определения в области больших концентраций. Поставленная цель достигается тем, что в состав мембраны ионоселективного электрода для определени содержания ионов аммония, содержащий связующее - поливинилхлорид, растворитель-пластификатор - дибути фталат, мембраноактивное вещество нонактин,дополнительно введено.неио ногенное поверхностно-активное ве.щество при следующем соотношении ин гредиентов, мас.%: Дибутилфталат 70-76 : Нонактин0,1-0,6 Неионогенное по. -верхностно-активное вещество0,005-0,176 Поливинилхлорид Остальное Введение в мембрану поверхностно активного вещества (ПАВ) для продле ния электродной функции в область концентрированных растворов основывается на следукядих представлениях о механизме функционирования такогс рода систем. Поскольку среди основных компонентов мембраны отсутству-; ют ветцестна ионогенной природы, то из внешнего раствора катионы и анионы поглощаются ею в эквивалентных количествах и селективность мембраны к ионам определенного-знака заряда может проявляться лишь в том случае, когда противоположно заряжен- ные ионы оказываются в мембране заторможенными. Предполагается, что в рассматриваемых системах практически полное отсутствие в мембране потоков анионов в широком интервале составов растворов обусловлено. тем, что мембрана прЪдставляет собой дисперсную систему, содержащую водоэмульсионные включения. В последних содержится основная масса гидрофильных анионов хлора, а липофильные j комплексы аммонияс нонактином оказываются сосредоточенными в органической фазе в виде положительно заряженного двойного электрического слоя вокруг водных включений. Чем выше степень дисперсности такой системы, тем в большей степени осуществляется пространственное разделение зарядов, а следовательно, и исключение анионов из проводящей органической фазы, Поскольку Пдв способствует стабилизации дисперсных систем, то они должны увеличить степень униполярной проводимости и, следовательно, сдвигать в область более концентрированных растворов начало отклонений от катионной функции. Применение неионогенных ПАВ в этом отношении предпочтительно, так как внесение их не приводит к появлению, дополни- i тельных переносчиков заряда. Общая методика изготовления Мембран следующая. Для получения мембран диаметром 10 см 6 г дибутилфталаФа (ДБФ) и 2 г поливинилхлорида (ПВХ) растворяют в 30 мл цилогексанона при постоянном перемешивании и нагревании до л . В полученную таким образом и охлажденную до комнатной температуры гомогенную массу вносят 0,01 г мембраноактивного вещества - нонактина и навеску поверхностно-активного вещества (например, децилового спирта). После растворения всех компонентов смесь выливают в чашку Петри и оставляют на воадухе до полного удаления летучего растворителя циклогексанона. Для изготовления электродов из полученной эластичной пленки вырезают диски и приклеивают к торцам полип винилхлорвдных трубок .диаметром Юмм. Подготовка электродов к работе сводится к вьщерживаншо их в сим лет-, ркчных условиях в растворе 0,01 М NH4C1 В течение 6 сут.

П р и м е р 1. Для приготовления мембраны берут 8,01 г мембранной композиции (б г ДВФ, 2 г ПВХ, 0,01 г нонактина) и 0,0072 г децилового спирта при соотношении компонентов, мас.% Мембранная композиция 99,915 5 Дециловый спирт0,085

Пример 2. Для приготовления мембраны берут 8,01 г мембранной композиции и 0,0004 г децилового спирта.10

Внесение малых навесок ПАВ осуществлялось следующим образом. Предварительно готовился раствор децилоцого спирта в ДВФ (концентрация 0,010%), а затем уже бралась опреде-; 5 ленная навеска этого раствора, содержащая необходимое количество дегшЛового спирта,- при соотношении компонентов, мае.%:

Мембранная композиция 99,995. 20 Дециловый спирт 0,005 Пример 3. Для приготовления мембраны берут 8,01 г мембранной композиции и 0,0140 г децилового спирта при соотношении компонентов, jr мае.%:

Мембранная композиция -99,824 Дециловый спирт 0,176 Пример 4. Для приготовле-, ния мембра ны берут 8,01 г мембранной композиции и 0,0001 г децилового спирта. Внесение малых навесок ПАВ осуществлялось как в примере 2, при соотношении компонентов, мас.%: Мембранная композиция 99,999 Дециловый спирт 0,001 35 Пример 5. Для приготовления мембраны берут 8,01 г мембранной 1кс шозиции и 0,0200 г децилового спирта при соотношении компонентов, мас.%;40

Мембранная композиция 99,754 Дециловый спирт 0,246 Для исследования пределов выполне- . . Ния электродной функции составляется гальванический элемент следукяцего вида:

AgfAgCl,NH4Clt мембрана 10,01 М НН4Clf

AgCllAg(I)

Зависимость ЭДС этого элемента от 50 активности ЫНдС в растворе можно выразить следующим образом:

Е Е + 2Vlga

iNH4Ce

где atNHuCl - среднеионная активность хлористого аммония V 58 мВ при t - .

Мембраны в примерах 1-3 проявляют практически полную аммонийную фунцию в диапазоне концентраций 1 М 510 М. Мембраны с содержанием ПАВ большим, чем в примере 3 (пример 5) и меньшим, чем в примере 2 (пример 4), а также известная мембрана, проявляют аммонийную функцию в более узком интервале концентраций 0,2 5«10- М.

Селективность мембраны к иону аммония в присутствии посторонних катинов проверялась по методу биИонныхпотенциалов. С этой целью измерялась ЭДС гальванического элемента.

Ag|AgCl,0,6l MCI I мембрана I 0,01М

, AgClfAg(2)

где MCI - KCl, NaCl., HCl.

В таблице представлены значения коэффициентов селективности, вычисленные из измеренных значений ЭДС элемента (2) для исследуемых мембран, а также для прототипа. v

Провели определение времени жизни электродов из мембран по примерам 1-3, т.е. времени, в течение которого сохраняются основные электродные свойства. Все электроды сохраняли практически полную аммонийную функщ ю в течение шести месяцев пребывания в растворе NH4.C1. Диапазон выполнения аммонийной функции электродами из мембраны по примерам 1 и 3 в течение этого времени не изменился, а у электродов из мембран по примеру 2 верхний предел выполнения аммонийной функции через шесть месяцев несколько снизился (до «0,8 М). Сходимость показаний отдельных электродов из мембран по примерам 1 и 2 со временем не изменилась (±2 мВ). У электродов из мембраны по примеру 3 разброс значений потенциалов в одном и том же растворе увеличился с ± 2 мВ до i5 мВ.

Таким образом, для электродов с мембраной состава, отвечакадего примеру 1, изменений электродных характеристик не обнаружено. Это и дает основание состав мембраны, соответствующий содержанию децилового спкрта 0,085%, считать оптимальным.

Известная мембрана IlO ЗЮ

Предлагаемая мембрана 1-10- З-ЮЗ

г2

1-10

СОСТАВ М МВРАНЫ ИОНОСБЛШСТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ,ИОНОВ АЮЮНИЯ, содержащий связукщее-полйвинилхлорид, раст ворифель-пластификатор-дибутилфта:Лат, мембраноактивное вещество нонактин, отличающийся тем, что, с целью расширения предела определения в области больших концентраШ1й, исходный состав мембраны дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении ингредиентов, мае.it . Дибутилфтгшат 70-76 Нонактин0,1-0,6 « Неионогенное поверх-. носЪно активиое вещест0,065-0,176, во Поливинилхлорид Остальное