Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов цезия Советский патент 1984 года по МПК G01N27/30 

Изобретение относится к физикохимическому анализу и предназначено для потенциометрического анализа активности ионов цезия в водных раст ворах как в лабораторных, так ив проммЕленных условиях. Известен состав мембраны ионоселективного электрода на ион цезия, в котором мембрана приготовлена из осадков молибдофосфата цезия Cl 3Электрод с таким составом мембра ны имеет наклон калибровочного графи ка 2Д,5 мВ/POg при , что позволяет использовать его для измерения цезия в растворах только по методу стандартных добавок, т.е. для прямого потекциометрического анализа он не пригоден. Наиболее близок к предлагаемому состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов цезия, включающий мембраноактивное вегщество и органический растворитель. Известный состав индикаторной мембраны ионсепективных электродов для определения ионов К , МН, Cs включает соль тетрафенилбората, дибутилфталат и макроциклический комплексон 2,3,11,12-дибензо-1,4,7,10,13,16гексаоксациклооктафела-2,11-диен С23 Недостаток электрода с таким составом жидкой мембраны г сложность приготовления мембраны. Кроме того, электрод недостаточно чувствителен к иону цезия,особенно,иа фоне ионов, калия и аммония, что не позволяет использовать этот электрод для определения ионов в присутствии сравнимых количеств ионов NH и К, а такж имеет недостаточный диапазон определенных консентраций и высокое Ом . электрическое сопротивление, что не всегда позволяет применять отечественные рН-милливольтметры типа рН-12 Цель изобретения - повышение селективности и расширение диапазона определяемых концентраций. Поставленная цель достигается тем что в составе мембраны ионоселективного электрода для определения ионов цезия, включающем мембраноактивное вещество и органический растворитель в качестве мембраноактивного вещества используют цезиевую соль 1,4,7,10,13,21,24,27-октаокса-18,30диазациклотриаконтан-14,17,31,34-тетрона, а в качестве органического растворителя -п -дихлорбензол при следующих соотношениях компонентов, мае.%: Цезиевая соль 1,4,7,10,13,21,24,27-октаокса-18,30-диазациклотриаконтан-14,17,31,34-тетрона 0,05-12,50 п-Дихлорбензол Остальное На чертеже представлена калибровочная кривая ионоселективного электрода для определения ионов цезия на основе мембраны предлагаемого состава. Электрод с таким составом жидкой мембраны характеризуется высокой селективностью к ионам Cs. Экспериментально найденный ряд избирательности цезиевого электрода имеет вид: , Кроме того, зтот электрод имеет высокую стабильность электродного потенциала во времени (дрейф потенциала составляет +1-2 мВ в сут и работает в области концентраций ионов цезия (0,5-2)-Ш моль/л в интервале рН 1-8. Крутизна калибровочного графика составляет 54,,1-мВ. Верхний предел концентрационного диапазона мембраноактивного вещестiBa жидкой мембраны 12,5% - предельная растворимость цезиевой соли макроциклического комплексона в неводном растворителе -и -дихлорбензоле, нижний предел 0,05% - предельное электрическое сопротивление жидкой мембраны толщиной 1 мм (/-10 Ом), позволяющее использовать практически все серийные отечественные рН-милливольтметры. Готовят жидкую мембрану Cs-электрода следуюш м путем. Аналитическую навеску макроциклического комплексона растворяют в хло- роформе. Полученный раствор помещают в делительную воронку с водным раствором соли (объемы неводной и водной фаз берут в отношении 1:1) и экстрагируют в течение 10-15 мин. После этого экстракт, содержащий цезиевую соль макроциклического комплексона, отделяют от водной среды, упаривают на воздухе и полученный осадок определенной навески растворяют в п-дихлорбензоле. Электрод с жидкой мембраной такого состава позволяет определять концентрации ионов в сложных по 3112 составу водных растворах. Определению не мешают 100-150-кратные избытки ионов N11, К, РЬ и 500-кратные избытки ионов Са , Fe. П р и м е.р 1. Определение цезия в чистых растворах. Пипеткой отбирают 5 мл анализируе мой пробы и помещают в стакан емкостью 25 мл. Ионоселективный электрод с жидкой мембраной состава, мае.%: цезиевая соль макроциклического комплексона 0,05 и «-дихлорбензол 90,95 и стандартный электрод (хлорсеребряный) погружают в анализируемый раствор. Через 1-2 мин по величине ЭДС (Е) по калибровочному графику (см.чертеж) определяют концентрацию ионов цезия. Пример 2. Жидкую мембрану готовят на основе состава, мас.%: цезиевая соль макроциклического комплексона 5 и п-дихлорбензола 95. Цезий определяют аналогично примеру 1. Пример 3. Жидкую мембрану готовят на основе состава, мас.%: цезиевая соль макроциклического комплексона 12,5 и п-дизшорбензола 87,5. Цезий определяют аналогично примеру 1. Данные примеров 1-3 сведены в табл.1. Пример 4. Определение цезия в жидких радиоактивных отходах. Жидкую мембрану готовят аналогично примерам 1-3. Определение цезия в сложных водных растворах

Концентрация Cs ,

Концентрация мешакядих ионов, моль/л определениая атомно-абсорбционньв4способом, моль/л

2- 10-5 ,3 -10-3

5-10-2 Са

-10-3 Fe

5-10- ,7-10

К

4-10 ,1-10

Концентрация Cs, определенная с помощью Cs электрода по предлагаемому составу, моль/л

-4 5 Данные представлены в табл. 2. I Электродные характеристики предлагаемого состава мембраны подтверждаются экспериментальными данными, представленными в табл. 3. Таблица 1 Определение концентрации ионов цезия в водных растворах Предлагаемый состав мембраны имеет повышенную- селективность и характеризуется расширением диапазона измеряемых концентраций по сравнению :с прототипом, что позволяет использовать его для потенциометрического анализа сложных по составу цезийсодержащих водных растворов, 5 том числе и жидких радиоактивных отходов. . Таблица. (жидкие радиоактивные отходы) Сравнительные данные мембраны по определению цезия электродом по предлагаемому способу и электродом-прототипом Таблица 3

СОСТАВ МЕНБРАНЫ .ИОНОСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ЦЕЗИЯ, включающий мембраноактивное вещество и органический растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и расширения диапазона определяемых концентраций, в качестве мембраноактивного вещества используют цезиевую соль. 1,4,7,lO,13,21,24,27октаокса-18,30-диазациклотрнаконтан-14,17,31-34-тетрона, а в качестве органического растворителя - г -дихлорбензол при следукнцем соотношении компонентов, мас.%: Цезиевая соль 1,4,7,10,13,21,24,27-октаокса-18,30-диазо циклотриаконтан-14,17,31,34-тетрон 0,05-12,50 п-Дихлорбензол Остальное Ocs

5. + 5-10-3 к 4,98-10

rv-S

5-10- Cs+ -f 2-10- 4,97- 10

-ч-fc

1,1-10 5-10 К 1,2-10

5,95-10

8,4

-L-4

1,02-10 103,2

Л--4

2,75-10

200