Мембрана ионоселективного электрода для определения ионов кальция Советский патент 1992 года по МПК G01N27/333 

Изобретение относится к потенциомет- рическим методам анализа, а именно, к методам определения ионов кальция и может быть использовано в анализе биологических жидкостей, воды, почв и других объектов.

Известен электрод с пленочной мембраной на основе теноилтрифторацетона. Существенными его недостатками являются сравнительно узкий диапазон выполнения функции Нернста (до 10 моль/дм j и резкое уменьшение времени жизни в присутствии ионов железа (III).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является электрод с пленочной полинивинилхлориднбй мембраной на основе жидкого катионообменника - кальциевой соли (4-алкилфенил)фос- фата, пластифицированного диоктилфе- нилфосфонатом. Электрод работает в интервале концентраций () моль/дм3, обладает высокой селективностью в присутствии ионов магния, натрия, калия. Однако его селективность в присутствии ионов водорода невысокая. При рСа/. 3 электрод функционирует в интервале рН 5-9.

Использование в качестве ионообмен- ников нитропроизводных (4-алкилфе- нил)фосфата позволяет устранить эффект погружения потенциала и несколько расширить рабочий интервал рН (4-9), однако при этом сокращается диапазон рСа, в котором сохраняется электродная функция (9). Поэтому такие электроды не нашли практического применения.

Целью изобретения является расширение рН-диапазона функционирования электрода в кислой области за счет улучшения его селективности в присутствии ионов водорода и устранения эффекта погружения потенциала.

Поставленная цель достигается тем, что пленочная мембрана, включающая полимер

w

Ј

XI XI

00

О СП

о

(поливинилхлорид). пластификатор (диок- тилфенилфосфонат), электродно-активное вещество, в качестве последнего содержит кальциевую соль тринонилоксибензолсуль- фокислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кальциевая соль трино- нилоксибензолсуль- фокислоты0,8-3,0

Поливинилхлорид20,0-45,0

Диоктилфенилфосфонат 52,0-79,2 При содержании кальциевой соли три- нонилоксибензолсульфокислоты менее 0,8% ухудшается селективность в присутствии ионов водорода, возрастает сопротивление мембраны. Увеличение содержания кальциевой соли свыше 3,0% нецелесообразно, так как присодит к ухудшению предела обнаружения и механических свойств мембраны.

При содержании поливинилхлорида свыше 45% возрастает сопротивление мембраны, уменьшается стабильность потенциала и наклон зависимости Е - IgC. При содержании поливинилхлорида ниже 20% теряется механическая прочность мембраны. Для приготовления мембраны смесь поливинилхлорида, диоктилфенилфосфона- та и кальциевой соли тринонилоксибен- золсульфокислоты растворяют в циклогекса- ноне или тетрагидрофуране из расчета 1 весовая часть смеси на 3-6 весовых частей растворителя при нагревании до 40-50°С и перемешивании. Из этого раствора получают пленку при испарении растворителя при комнатной температуре. Из пленки вырезают диски, которые приклеивают к торцу пол- ивинилхлоридного корпуса, электрод вымачивают в растворе хлорида кальция с концентрацией 0,1 моль/дм в течение двух суток. Затем внутрь-электрода заливают раствор хлорида кальция с концентрацией 0,01 моль/дм3 и в этом растворе электрод вымачивают еще сутки.

Электрод с такой мембраной сохраняет работоспособность в течение полугода и имеет следующие характеристики:

-область линейной зависимости потенциала от логарифма активности ионов кальция при использовании гальванической цепи с переносом -2,(1-5)-10 6г-ион/дм3:

-предел обнаружения - 2-10 - 4-10 7г-ион/дм3;

-время установления потенциала - не более 2 мин;

- определению кальция на уровне моль/дм3 не мешают 15. 230, 110, 50- кратные избытки ионов магния, калия, натрия и аммония соответственно;

-диапазон рН функционирования электрода при рСа-3 находится в пределах 2,9- 9.0.

Измерения с помощью данного электрода проводят, используя гальванический элемент вида:

Ag, KCI Иссле- Мемб- Раст- AgCI, AgCI (нас.) дуе- рана вор Ад мыйсрав0растворнения

Изготовление мембран и определение кальция в слабокислых водных растворах (рН 3,6) методом прямой потенциометрии электродами сданными мембранами иллю5 стрируется следующим примером.

П р и м е р. К 0,50 г поливинилхлорида добавляют 1,0 г диоктилфенилфосфоната, смесь перемешивают в течение 10-15 мин, добавляют б см3 циклогексанона и снова

0 перемешивают уже при температуре 40- 50°С до полного растворения поливинилхлорида. К раствору добавляют 0,03 г кальциевой соли тринонилоксибензолсуль- фокислоты, раствор перемешивают при

5 комнатной температуре в течение одного - двух часов и выливают в стеклянную ч-ашку Петри диаметром 6-6,5 см. Циклогексанон испаряется при комнатной температуре в течение 3-5 сут, Из полученной эластичной

0 пленки вырезают диски требуемого диаметра и приклеивают их в торцу поливинилхло- ридного корпуса ионоселективного электрода. Внутрь корпуса заливают 0,1 моль/дм3 раствор CaCl2 и электрод вымачивают в

5 этом растворе в течение 2 сут, а затем заменяют раствор хлорида кальция на сантимо- лярный и вымачивают еще одни сутки. После этого электрод может испол ьзоваться для проведения измерений.

0 Пример определения кальция в слабокислом водном растворе.

Строят калибровочный график зависимости потенциала мембраны электрода от рСа в диапазоне 2-4. рН в стандартных и

5 исследуемых растворах создается с помощью раствора гидротартрата калия (0,01 моль/дм3, рН -3,6). Затем определяют потенциал электрода в исследуемом растворе, содержащем ионы кальция, и по

0 калибровочному графику находят концентрацию ионов кальция.

Таким образом, из описания и приведенных примеров следует, что заявляемый состав мембраны расширяет рН-диапазон

5 функционирования электрода в кислой области, давая возможность тем самым проводить измерения в слабокислой среде (при рСа-3 вплоть до рИ -3) обладает достаточно хорошей селективностью в присутствии ионов магния, натрия и калия, и может использоваться для потенциометрического определения кальция в различных объектах. Формула изобретения Мембрана ионоселективного электрода для определения ионов кальция, содержащая поливинилхлорид, пластификатор (диок- тилфенилфосфонат) и электродно-активное вещество, отличающаяся тем, что. с целью расширения рН-диапазона функционирования электрода с кислой области, в

0

качестве электродно-активного вещества содержит кальциевую соль тринонилокси- бензолсульфокислоты при следующем соотношении компонентов мембраны, мас.%:

Кальциевая соль тринонилоксибензолсульфокислоты0,8-3,0

Поливинилхлорид20,0-45,0

ДиоктилфенилфосфонатОстальное

Использование1 потенциометрический анализ, определение кальция в биологических объектах, воде, почве и др. Сущность изобретения: предложен новый состав мембраны, содержащий в качестве электродо- активного компонента кальциевую соль, тринонилоксибензолсульфокислоты, в качестве пластификатора дионтилфенилфос- фонат и поливинилхлорид в качестве матрицы. Изобретение позволяет расширить диапазон ph функционирования мембраны за счет повышения избирательности определения иона кальция в присутствии Н и устранения эффекта погружения потенциала.