Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Липатова Елена Константиновна

Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия
<
Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Липатова Елена Константиновна. Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.05 / Липатова Елена Константиновна; [Место защиты: Сарат. гос. техн. ун-т].- Саратов, 2007.- 191 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/4828

Содержание к диссертации

Введение

1 ГЛАВА 1. Литературный обзор 10

1.1. Потенциометрические сенсоры с электрохимическими мембранами 10

1.2. Ионообменники. Ионный транспорт в мембранах 15

1.3. Мембранные потенциалы 17

1.4. Электроды на основе твердых мембран с фиксированными ионами 24

1.5. Характеристики ионоселективных электродов 27

1.6. Применение ионоселективных электродов для мониторинга 29 жидких сред

1.7. Конструкции ионоселективных электродов 48

2. ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 61

2.1. Методика эксперимента 61

2.1.1. Объекты исследования 61

2.1.2. Приготовление модельных растворов CdS04

2.1.3. Определение устойчивости основы из хромоникелевой стали

2.1.4. Методика изготовления ионоселективных электродов

2.1.5. Методика проведения температурных испытаний

2.1.6. Измерение плотности и вязкости водных растворов CdS04 67

2.1.7. Методика измерения pHs приэлектродного слоя 70

2.1.8. Оптическая микроскопия

2.1.9. Вторичная ионная масс - спектроскопия 70

2.2. Электрохимические методы исследования и обоснование их выбора

2.2.1. Потенциометрический метод 71

2.2.2. Потенциодинамический метод 72

2.2.4. Метод переменного тока 73

3. ГЛАВА 3. Электрохимические характеристики и селективность Cd-СЭ

3.1. Влияние концентрации CdS04 и температуры 75

3.2. Влияние режимов активации 88

3.3. Термодинамика Cd-СЭ 101

3.4. Импедансметрия твердотельного кадмий-селективного электрода 109

4. ГЛАВА 4. Физико-химические исследования Cd-СЭ 118

4.1. Исследование микроструктуры 118

4.2. Результаты вторичной ионной масс-спектрометрии 124

5. ГЛАВА 5. Технологические рекомендации по изготовлению и эксплуатации кадмий-селективных электродов выводы 144

Литература

Введение к работе

Актуальность работы Вода является одним из важнейших природных ресурсов, во многом определяющих технический и социальный прогресс регионов и стран. Количесгво потребляемой пресной воды в сотни раз превосходит масштабы потребления всех остальных видов природных ресурсов вместе взятых Для определения загрязнителей в водной среде применяются различные методы биологические, биохимические, химические, электрохимические и др

Приоритетными направлениями при выборе метода являю гея быстрота, высокая точность, дешевизна и просто га аппаратурного оформления необходимых измерений С начала 70-х годов начата активная разработка потенциомегрических сенсоров. Наиболее востребованными являются ионоселективные электроды (ИСЭ) для определения анионов, катионов различных металлов, органических и поверхностно-активных веществ в различных средах Разработка и использование ионоселек пивной потенциометрии для определения тяжелых металлов, в частности ионов кадмия в водных объектах окружающей среды, особенно актуальны в связи с широким распространением этих веществ, с одной стороны, и отсутствием удобных методов их контроля, с другой

Для определения ионов кадмия предложены селективные элекгроды с жидкостным заполнением В силу своих конструктивных особенностей такие электроды не применимы в сточных и природных водах без предвари гельного пробоотбора. Более удобны в эксплуатации твердоконтактные электроды, которые моїут быть использованы для непрерывного контроля за содержанием ионов кадмия и других тяжелых металлов в технологических растворах, воде, почве Несмотря на огромное количество существующих электродов, разработка новых, более эффективных, стабильных, чувствительных, надежных и долговечных электродов является актуальной задачей и на сегодняшний день

Цель настоящей работы заключалась в разработке технологии изготовления и исследовании кинетических и термодинамических закономерностей и механизма работы твердоконтактных потенциометрических сенсоров, селективных к ионам кадмия

В связи с этим потребовалось решить следующие задачи

-определение влияния природы и концентрации активных материалов для изготовления твердоконтактных кадмий-селективных электродов (Cd-СЭ) (электродно-активные соединения (ЭЛС), связующее, соотношение компонентов мембран);

- исследование влияния концентрации и физико-химических свойств электролитов на основе сульфата кадмия на термодинамические, кинетические закономерности и механизм процессов, протекающих на

сульфидных и модифицированных терморасширенным графитом (ТРГ) кадмий - селективных электродах,

- определение основных электрохимических параметров Cd-СЭ и
оценка их аналитических возможностей;

- разработать технологические рекомендации по изготовлению
твердоконтактных потснциометрических сенсоров, селективных к ионам
кадмия

Работа выполнена па кафедре «Технология электрохимических производив» СГТУ в соответствии с планом НИР СГТУ по основному научному направлению «Разработка технологии и методов электрохимического синтеза новых композиционных материалов различного назначения (№ государственной регистрации 01 99 0001649); «Создание научных основ перспективных технологий и новых химических материалов в промышленности» (№ государственной регистрации 01 20 00002999).

Научная новизна диссертационной работы подтверждается следующими положениями, выносимыми на защиту

1 Выбраны оптимальные соотношения компонентов для
изготовления твердоконтактных Cd-СЭ на основе сульфидов CdS, CuS,
Ag2S (ТРГ). связующее, и условия активации электродов
конденсированием.

2 Получены новые экспериментальные данные по влиянию природы
и конценграции ЭАС на электродные характеристики, стабильность и
устойчивость параметров при работе Cd-СЭ

3 Изучено влияние физико-химических свойств и концентраций
электролитов на основе сульфата кадмия па характер изменения
термодинамических параметров, скорость массопереноса и
электрохимические характеристики Cd-СЭ в широком интервале
температур.

4. Впервые исследованы кинетика и механизм процессов на межфазной границе Cd~C3/CdS04 методом измерения импеданса Определена электрическая эквивалентная схема, моделирующая переменно-токовое поведение Cd-СЭ с учетом вклада поверхностного слоя (ПС), предложена физическая интерпретация элементов эквивалентной схемы и установлена их связь с основными транспортными характеристиками электродной матрицы и ПС

5 Разработаны технологические рекомендации по изготовлению Cd-СЭ, проведены макетные испытания электродов и установлены их аналитические возможности

Практическая значимость. Предложены технологические рекомендации по изготовлению твердоконтактных Cd-СЭ и определены составы компонентов для их изготовления, обеспечивающие оптимальные электрохимические и аналитические характеристики

Разработаны и практически апробированы модельные Cd-СЭ, показавшие механическую и адгезионную прочность, электрохимическую стабильность характеристик и удовлетворительную работу в качестве потенциометрических сенсоров для определения ионов кадмия в гидросферных комплексах

Предложенные сенсоры и разработанные методики их изготовления внедрены в учебный процесс по дисциплинам «Химия окружающей среды», «Техника защиты окружающей среды», «Основы токсиколопга» и дипломное проектирование, а также апробированы в аналитическом контроле гидросферных комплексов ФГУ «Волжское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства» филиал Саратовский район водных пугей и судоходства, в гальваническом цехе ОАО «Тролза» (г Энгельс) для определения катионов кадмия в составе гальванических ванн, в промывных и сточных водах предприятия

Публикации и апробация работы. По теме диссертационной работы опубликовано 13 статей, включая две статьи в центральной печати и 11 статей в реферируемых сборниках Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Российских и региональных научных конференциях и совещаниях. Основные публикации приведены в конце автореферата

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 і лав, выводов, списка использованной литературы и приложений Работа изложена на 191 странице, содержит 21 таблицу, 81 рисунок и 237 литературных источников

Ионообменники. Ионный транспорт в мембранах

Материалы, способные обменивать один тип ионов на другой, называются ионообменниками. Использование ионообменников для изготовления избирательных мембран представляет собой лишь одну из бесчисленных областей их практического применения [39]. Их подразделяют на две группы в зависимости от того, фиксированы ли ионогенные группы (фиксированные ионы в кристаллических веществах, стёклах и синтетических полимерах) или они сохраняют подвижность (жидкие ионообменники). Ионообменники на основе синтетических полимеров применяются в электродиализе и электрохимических источниках тока. В основном это полиэлектролиты, которые обладают способностью в различной степени связывать растворенные катионы или анионы раствора. Если после ионизации функциональной группы (например, сульфогруппы) образуется анион, то говорят о катионообменнике (катионите). В противном случае (например, если имеются диметиламиногруппы) речь идет об анионообменнике (анионите). Если полимер содержит группы обоих типов, то это амфотерный ионообменник, а если функциональная группа вступает в реакции окисления - восстановления, то это электронообменник. В случае, когда все функциональные группы связаны с ионами одного типа (например, с ионами водорода или хлора), то говорят, что ионообменник находиться в определенной форме (в Н" или СГ форме). Если ионообменник в определенной форме внести в раствор, который содержит ионы, обладающие большим сродством к ионообменнику, чем первоначально связанные с ним ионы, то будет протекать реакция ионного обмена. После удаления твердой фазы будет получен раствор, отличающийся по составу от первоначального [39].

Важной характеристикой ионообменника является коэффициент избирательности К (а также константа Кт), величина которого варьируется в широких пределах. K =Km СМ,1 /YN, 1)= КаСМ,е /YN,e), (1) где е - фаза ионообменника, 1-раствор, у - коэффициент активности, Кт - коэффициент избирательности; Ка- константа; М, N- пара катионов.

Непостоянство коэффициента избирательности частично связано с влиянием коэффициентов активности и зависит от присутствия в растворе других ионов, от емкости ионообменника и степени его сшивания. В случае сильнокислых катионообменников сродство к ионам возрастает в следующих рядах [39]: Li+ Н+ Na+ К+ NH4+ Pb+ Cs+ Ag+ Tl+; Be2+ Mn2+ Mg2+ Zn2+ Cu2+ я Ni2+ Co2+ Ca2+, а в случае силыюосновных анионообменников - в ряду: F НСОз" СГ HS03" Вґ NO/ Г С104_

Чем выше коэффициент избирательности, тем больше Кт зависит от концентрации зарядов в мембране. Тенденция к связыванию иона тем выше, чем сильнее ионообменник насыщен ионами другого типа. Это характерно для ионообменников с большим количеством поперечных связей, для ионов водорода и серебра [39].

Миграционные эффекты, при образовании прочных ионных пар, могут приводить к очень резкому ускорению ионного транспорта [40]. Это справедливо для всех типов ионообменников. Одним из перспективных путей интенсификации массопереноса через мембраны является создание микрорельефа поверхности путем горячего прессования ионообменных мембран. Так авторы [41] предлагают при сборке мембранного пакета обеспечивать взаимно перпендикулярное направление полос на катионообменных и анионообменных мембранах в камерах обессоливания. Такое техническое решение позволило максимально упростить сборку мембранного пакета и увеличить скорость массопереноса за счет развития поверхности мембраны.

Определение устойчивости основы из хромоникелевой стали

В настоящее время известно относительно небольшое количество ионоселективных электродов для определений ионов тяжелых металлов в сточных водах. Это во многом обусловлено тем, что анализ сточных вод имеет ряд особенностей, отличающих его от анализа других объектов. Сточные воды- растворы (или суспензии, эмульсии) чаще всего разбавленные, содержащие обычно большое число различных неорганических и органических компонентов. Зачастую даже качественный состав их не всегда можно предвидеть, особенно если сточные воды прошли стадии химической или биохимической очистки. Даже при простом смешивании стоков от различных цехов предприятия происходят химические реакции между компонентами этих стоков, приводящие к образованию новых веществ [172]. Как указывалось выше [49] основными загрязнителями сточных вод гальванопроизводств являются Си, Fe, Ni, Cr, Cd, Al. Авторами [49] разработана ионометрическая методика определения меди в сточных водах гальванопроизводства с учетом компонентного состава с помощью медьселективного электрода на основе халькогенидов серебра и меди (Ci Se; Cu2S; Ag2S; CuS- Ag2S). Установлено, что мешающее влияние железа (III) и хрома (III) можно устранить маскированием буферной смесью, содержащий гидрофталат калия 0,01 Ми 0,068 М NaR Предлагаемая авторами [49] методика позволяет осуществлять аналитический контроль концентрации меди в диапазоне 6,35-Ю"3 - 635,0 мг/л при рН 5,5±0,5 в присутствии 100-кратного количества железа (III) и хрома (III) в анализируемой пробе.

Авторами [54] разработан проточно-инжекционный способ определения малых содержаний ртути в водных растворах, включающий предварительное сорбционное концентрирование и одновременный перевод ртути в аналитически-активную форму. В качестве детектора предложен тетрайодмеркуроатный жидкостной электрод, селективный к иодидным комплексам ртути. Для определения ртути в водопроводной и сточной воде, 0,1-1,0 л исследуемой воды подкисляли азотной кислотой до рН = 3 и пропускали через ионообменную колонку со скоростью 50 мл/мин. Затем подавали 0,1 М раствор KI, элюант поступал в реакционную спираль и далее на детектор, где определяли содержание ртути.

В [56] показана возможность применения гидрохроматселективного электрода для непрерывного определения хрома (VI) в проточных системах сложного солевого состава и в сточных водах гальванического производства. Установлено, что электродная функция электрода существенно зависит от состава и концентрации буферного раствора. Для определения хрома (VI) в интервале рН 3,4-5,0, где преобладают ионы HCrCV, целесообразно использовать гидротартратный и фосфатный буферные растворы. В этих условиях наклон линейного участка градуировочного графика составляет 55-58 мВ, что близко к нернстовскому значению. Однако гидротартратный буферный раствор медленно восстанавливает Сг (VI); ацетатный буферный раствор менее пригоден для определения Сг (VI), а фталатный совершенно непригоден [56]. Использование электрода с мембраной приготовленной на основе дибутилфталата позволило достичь предел обнаружения до величины ПДК (0,1 мг/л). Серийный нитратселективный электрод 3M-N03 01 не позволяет определить хром на уровне ПДК. Дрейф мембранных потенциалов гидрохроматселективных электродов составляет 1-2 мВ в сутки, в то время как для 3M-NO3 01 5-7 мВ в сутки. По мнению авторов, хром целесообразно определять с использованием предлагаемого электрода при постоянном рН, поддерживаемом добавлением к анализируемому раствору фосфатного буферного раствора [56].

В работе [57] предложен новый электрод для определения Сг (VI) на основе комплекса ионов хрома с дифенилкарбазидом, где в качестве органического экстрагента комплекса использован метилбутилкетон. Электродные функции линейны в диапазоне концентраций: от 1-Ю"4 до 1-Ю 6 М. В интервале рН от 3,9 до 5,3 крутизна электродной функции (S) практически постоянна (в среднем 18 мВ). Электрод перед вводом в эксплуатацию, необходимо кондеционировать 15 мин в 1-Ю"4 М К2Сг207; после измерений его следует поместить в тот же раствор на 30 мин. Время жизни электрода без смены мембраны - не менее 60 сут. Время отклика 4 с как при перемешивании, так и без него. Дрейф потенциала за сутки не превышает ±1 мВ, предел обнаружения при этом остается постоянным. Электрод показал достаточно высокую селективность к таким распространенным анионам, как СГ, С03 , N03", SO 4- Электрод рекомендован для контроля содержания Сг (VI) в промышленных сточных водах, как в режиме пробоотбора, так и в автоматическом режиме.

В ряде работ [53, 55, 61] описаны ионоселективные электроды позволяющее проводить анализы водных сред, сточных вод и биологических растворов на содержание металлологанических катионов и анионов в присутствии мешающих ионов в растворах.

ИСЭ нашли широкое применение и для мониторинга природных вод. Наиболее полно особенности поведения химических сенсоров (халькогенидных стеклянных и кристаллических ИСЭ) изучены авторами [77] при определениях ионов меди, свинца, кадмия и фтора при измерениях in situ, в том числе и при долговременных непрерывных испытаниях с целью решения задач контроля загрязнения природных вод.

Потенциометрический метод

Образцы для ионной масс - спектрометрии готовили по методике изложенной в п. 2.1.4. В качестве основы использовали, пластину из хромоникелевой стали марки 316 L, на которую наносили ЭАМ. Площадь электрода S=1CM , толщина наносимого слоя 200 мкм.

Исследования проводили на масс-спектрометрической установке с ионным зондом, состоящей из масс-спектрометра МН-1305 и универсальной приставки, включающей ионную пушку и камеру мишени.

Ионная пушка представляет собой высокочастотный плазменный источник положительных ионов рабочего газа (кислорода) с энергией 2 кэВ, минимальный диаметр пучка на мишени - 1 мм. Образцы устанавливали в держателе мишени. Мишень помещали в рабочую камеру установки, создавали вакуум 1333-10"6 Па и записывали полный масс-спектр вторичных ионов образца на светочувствительную бумагу с помощью автоматической развертки магнитного поля на автоматическом потенциометре индикатора масс. Глубинные профили концентрации веществ по толщине измеряли регистрацией сигнала вторичных ионов исследуемого вещества как функции времени распыления, толщины покрытия. При этом принималось, что концентрация вещества прямо пропорциональна интенсивности потока вторичных ионов.

Обработку полученных результатов осуществляли с помощью компьютерной программы Origin Pro. v.6.1.

Все электрохимические измерения проведены на потенциостате П-5848 в комплекте с самопишущим потенциометром КСП-4. В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод сравнения марки ЭВЛ-1. В качестве вспомогательного электрода - титан, с площадью поверхности 5 см2.

Метод снятия бестоковых хронопотенциограмм использован для проверки электрода на устойчивость и воспроизводимость потенциала. Бестоковые хронопотенциограмм снимали в течение 240 часов по следующей методике. Электрод помещали в раствор CdS04, и в течение первого часа проводили непрерывную регистрацию потенциала. Далее в течение суток замеры потенциала проводили через каждый час с 10-ти минутной регистрацией. Последующие замеры с 10-ти минутной регистрацией потенциала проводили один раз в сутки

Потенциодинамическая кривая (ПДК) наиболее наглядно позволяет зафиксировать возможные процессы, протекающие на электроде в исследуемом интервале потенциалов. Потенциодинамический метод (хроновольтамперометрия) относится к нестационарным методам, он позволяет получить количественные или полуколичественные представления об электродной системе [200]. Снятие циклических потенциодинамических кривых (ЦПДК) при скорости развертки потенциала Vp = 10 мВ/с, оценивали обратимость и селективность электродов в исследуемых растворах. ЦПДК снимали от установившегося во времени потенциала погружения электрода в растворе CdS04, (в диапазоне концентраций от 5-Ю"8 до 1-Ю"1 мг/л), до потенциала-1,5 В.

Для обеспечения постоянства концентраций в объеме раствора и приэлектродном слое проводили непрерывное перемешивание раствора с помощью магнитной мешалки, марки Н-284. Исследуемые электроды перед началом измерений выдерживали в растворе CdSC 4 согласно режимам активации, между измерениями электроды помещали в раствор «отдыха» (табл.2.2).

В серии экспериментов, для восстановления свойств отработанных Cd-СЭ проводили потенциостатическую проработку электродов, выдерживая их при потенциале концентрирования ионов кадмия - 0,8 В в течение 10 минут [201]. После этого снимали ЦПДК в рабочем диапазоне потенциалов для установления селективных свойств электрода.

По ходу циклических }, Е-кривых и по количеству электричества, отдаваемому в катодном и анодном полупериодах, оценивали кулонометрическую обратимость электродов. Наличие пиков и площадок на ЦПДК позволяло оценить селективные свойства ионоселективных электродов в электролитах различных концентраций. 2.2.4. МЕТОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Метод переменного тока (МПТ) позволяет путем анализа частотной зависимости омической RoM и емкостной с составляющих импеданса рабочего электрода сделать заключение о механизме электродной реакции и определить кинетические характеристики процессов [202-206].

Измерения проводили на мосту переменного тока Р-5021 в комплекте с нуль-индикатором Ф-582 и генератором сигналов ГЗ-36. Импедансные измерения осуществляли в области частот 200 КГц - 20 Гц, амплитуда переменного напряжения составляла 1-3 мВ. Измерения проводили по последовательной схеме замещения. Противоэлектродом служил стеклографитовый цилиндр, площадь, которого в 100 раз больше площади рабочего электрода.

Термодинамика Cd-СЭ

В литературе, посвященной исследованию кадмий-селективного электрода (Cd-СЭ), на сегодняшней день нет предельно ясного представления о том, какие процессы протекают на границе активная масса (AM) Cd-СЭ / раствор электролита. Нет и достаточно четкого представления о том, какой должна быть эквивалентная схема, адекватно описывающая спектр электродного импеданса. Поэтому вопрос выбора эквивалентной схемы и установление связи ее элементов с физическими процессами на межфазных границах и в объеме электродного слоя является актуальным.

Известно [202-206], что информация, извлекаемая из импедансных измерений может быть получена подгонкой вычислений Zfvvj-зависимости для заданной эквивалентной схемы к измеренной Z(w) зависимости, где Z - комплексное сопротивление (импеданс), w = 2тг-радиальная частота, частота переменного тока.

Если импедансный спектр удается количественно смоделировать достаточно простой эквивалентной схемой, содержащей небольшое количество элементов, то эти элементы определяются при подгонке однозначно (ошибка в их определении мала). Приписывая этим элементам определенный физический смысл, полагают, что вычисленные параметры схемы связаны с реальными физическими процессами в электроде, тогда гипотезы модели будут полезны для понимания поведения исследуемого процесса. Однако зачастую этого не удается сделать. Для описания результатов измерений электродного импеданса в широком диапазоне частот приходится использовать сложные схемы с большим числом элементов. Элементы сложной схемы оказываются взаимозависимыми, связанными друг с другом и не могут быть определены точно. Подбор сложных эквивалентных схем к импедансным спектрам обычно не дает однозначного результата, так как из-за большого числа подгоночных параметров один и тот же спектр может быть вполне удовлетворительно описан несколькими разными схемами. Эти схемы могут иметь различный вид и по-разному интерпретироваться. На рис. 3.25, а, б, в) приведены типичные спектры (годографы) импеданса конденсированного и неконденсированного Cd-СЭ состава II-(рис. 3.25, а, б) и неконденсированного электрода состава I (рис. 3.25, в и приложение рис. П.18-П.19) и в растворе CdS04.

Следует отметить, что годограф импеданса довольно прост. Он имеет ряд четко разграниченных участков. Высокочастотная часть годографа состоит из двух участков: 1-й участок характеризуется кривой, которая имеет падающий ход, переходящий во 2-й участок, представляющий собой полуокружность с центром, лежащим на действительной оси плоскости. Полуокружность отсекает на оси сопротивление, соответствующее сопротивлению на границе электрод/раствор электролита. Проведенные исследования для различных растворов CdS04 показали (табл.3.10, 3.11), что R3 колеблется от 6,2-10 до 12,6-10 (неконденсированный электрод состава II) и 5,8-10 до 6,7-10 Ом-см (конденсированный электрод состава И) и в большинстве случаев (в том числе и для электродов состава I) не зависит от концентрации раствора. Логично предположить, что такой характер R3 указывает на твердофазный механизм протекающих на электродах процессов и R3 определяется не столько сопротивлением раствора электролита, сколько поляризационным сопротивлением электрода, отрабатываемым на наиболее высоких частотах. Диаметр незавершенной окружности соответствует сопротивлению переносу заряда. Падающий характер зависимости 1/w-Cgx - R , характерный для 1-го участка, может быть обусловлен транспортом потенциал определяющих частиц (Cd2+) в порах электрода, либо же в тонком приэлектродном слое, насыщенном частицами активного компонента. При этом растет реактивная емкостная составляющая (Свх) импеданса. За высокочастотной дугой следует низкочастотная ветвь, процесса. Анализ годографов импеданса позволил определить зависимость fi-wm (рис.3.26) и установить, что /? стремится в «7» на оси абсцисс, что свидетельствует о правильности определения величин Яэ (табл. ЗЛО). В целом можно отметить, что с ростом концентрации электролита спектр величины /? расширяется.

На следующем этапе были определены величины сопротивления переноса заряда (в) и емкости двойного слоя (с&,) при построении зависимостей l/Rex-w2 и Cex-l/w2 (рис. 3.27, приложение рис. П. 20, П.21).

Анализ полученных кривых емкостной и омической составляющих импеданса от радиальной частоты позволил обнаружить два линейных участка, которые свидетельствуют о протекании в исследуемой системе двух процессов. высокочастотной (1-й уч.) - это процессы формирования поверхностного слоя (ПС) на электроде, отвечающего за стабильность его работы и сохранность заряда. Для низкочастотной области (2-й уч.) - это могут быть процессы, связанные с диффузией активных частиц электролита к поверхности электрода.

В этом случае процесс описывается эквивалентной схемой (рис.3.27, в), состоящей из двух параллельных схем, соединенных последовательно. Сопротивление R3 на границе ПС / раствор соединяется последовательно с первой параллельной схемой, включающей емкостное (спс) и омическое {9пс) сопротивления сформированного поверхностного слоя. Эта схема, в свою очередь, соединяется последовательно со второй параллельной схемой, содержащей емкостное (pcd) и омическое {вса) сопротивления, отвечающие за процессы, протекающие в твердой фазе Cd-СЭ. Импеданс Вабурга «А» включен последовательно с сопротивлением Bed

Похожие диссертации на Твердоконтактный электрод, селективный к ионам кадмия