Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
Накопление органических веществ в угольные пастовые
1 электроды и их применение в вольтамперометрии 9
(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
Концентрирование ароматических углеводородов в угольные
1.1 15
пастовые электроды
Факторы влияющие на накопление ароматических
1.1.1 20
углеводородов в УПЭ
Влияние природы сорбента на сорбцию ароматических
соединений
Влияние природы связующего пасты на экстракцию
1.1.1.2 28
ароматических соединений из водных растворов
Угольные пастовые электроды в вольтамперометрии
1.2 34
органических веществ
1.3 Вольтамперометрия ароматических нитросоединении 39
-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 45
-
Приборы. Электроды. Реактивы 45
-
Методика приготовления растворов и электродов 51 Методика изучения вольтамперометрического поведения
-
ароматических нитросоединении на угольных пастовых 52 электродах
-
Методика определения концентраций нитросоединении 52
Методика определения констант распределения
2..-I 5 5
ароматических нитросоединении
Методика изучения адсорбции ароматических
нитросоединении на графите
2.7 Статистическая обработка результатов 55
3.0 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 57
з
Изучение вольтамперометрического поведения
1 ароматических нитросоединении на угольном пастовом 62
электроде
Выбор оптимальных условий регистрации ароматических
1.1 63
соединений на УПЭ
Вольтамперометрическое поведение ароматических
1.2 68
нитросоединении на УПЭ, с различными связующими пасты
Вольтамперометрическое поведение нитросоединении на
1.3 73
УПЭ, модифицированных полимерными сорбентами
Экстракция органических нитросоединении в связующее
2 76
пасты
3 Адсорбция органических нитросоединении на графите 80
Влияние экстракции деполяризатора в связующее пасты и его
4 83
сорбции на графите на величины констант токов
Схема накопления ароматических нитросоединении і
угольный пастовый электрод
6 Определение органических нитросоединении на УПЭ 91
0 ВЫВОДЫ 97
0 Список используемой литературы 99
Приложение 112
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ УПЭ - угольно-пастовый электрод; ВА - вольтамперометрия; ИВА - инверсионная вольтамперометрия; ДИВА - дифференциально-импульсная вольтамперометрия; tH - время накопления; ip - ток в пике; С - концентрация; Е, - потенциал пика; К, - константа тока; S - площадь электрода; V - скорость развертки потенциала. VB - объем водной фазы, мл; V0 -объем органической водной фазы, мл;
С0 - равновесная концентрация нитросоединений в органической фазе, моль/л;
Св - равновесные концентрация нитросоединений в водной фазе, моль/л; D - константа распределения, а-величина равновесной адсорбции в растворе ц - дипольный момент молекулы
Введение к работе
Актуальность темы. В вольтамперометрии угольные пастовые электроды (УПЭ) используют в качестве сенсоров на содержание органических веществ в водных растворах. Они сочетают процессы предварительного концентрирования деполяризатора и его последующего определения.
Из литературных данных известно, что накопления в УПЭ осуществляется за счёт физической адсорбции на графите или модификаторе, экстракции в связующий компонент, хемосорбции на модификаторе, либо за счёт протекания всех перечисленных процессов. Однако закономерности концентрирования органических веществ в УПЭ в литературе изучены недостаточно. В частности, не ясно, какие процессы преобладают при накоплении деполяризатора в УПЭ. Информация такого рода необходима для регулирования селективности определения, а также для правильного подбора состава пасты электрода. Ароматические нитросоединения являются высокотоксичными веществами и распространенными загрязнителями природных и сточных вод. Избирательное концентрирование органических соединений позволяет устранить мешающее влияние посторонних органических соединений, присутствующих в растворе. Поэтому изучение избирательного концентрирования и электрохимического поведение органических нитросоединений на УПЭ актуально.
Изучение накопления органических соединений в УПЭ проводили на примере ряда ароматических нитросоединений различных классов: нитрофе-нолов, нитроанилинов, нитробензойных кислот. Они восстанавливаются по -NO2 группе. Ароматические нитросоединения используются в лакокрасочной промышленности, производстве пестицидов, химической промышленности, медицине, парфюмерии и т.д.
Работа выполнялась в соответствии с планами научно-исследовательских работ Башкирского государственного университета по теме «Физико-химические закономерности процессов на границе раздела
6 фаз» (№ гос. регистрации 01.97.0006725) и при частичной финансовой поддержке федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2001 годы» (контракт А 0003)
Цель работы. Изучить процессы избирательного концентрирования ароматических нитросоединении и их вольтамперометрического поведения на УПЭ с различными связующими и на модифицированных УПЭ. Выявить вклад различных факторов, влияющих на процесс накопления ряда органических нитропроизводных в УПЭ. Предложить УПЭ для селективного определения нитросоединении, в присутствии их изомеров, а также мешающих соединений.
Научная новизна. Разработаны угольные пастовые электроды с различными связующими пасты и модификаторами для избирательного концентрирования о-, л-нитрофенолов, о-, и-нитроанилинов, 2,4-диметил-6-нитроанилина, 2,4-диметил-5-ацетил-6-нитроанилина, л*ет
Определены величины констант токов пика, характеризующие вольт-амперометрическое поведение нитросоединении на УПЭ.
Выявлено влияние процесса экстракции в связующее пасты и сорбции на графит, а также модификатора пасты при концентрировании нитросоединении в УПЭ. Установлена зависимость между величинами констант токов ароматических соединений, коэффициентами их распределения между связующим и водой и их статической сорбцией на графите. Изучена и рассмотрена схема накопления нитросоединении в УПЭ.
Практическая ценность работы. На основании проделанной работы предложены угольные пастовые электроды для селективного вольтамперометрического определения органических нитросоединении. Для селективного определения орто- изомеров нитрофенолов и нитроанилинов в присутствии избытка пара- изомеров использованы УПЭ с неполярными связующими
7 пасты. УПЭ с полярными связующими (диоктил-, динонилфталаты) использованы для селективного определения орто-, «<з/?а-нитрофенолов, орто-, па-/?<з-нитроанилинов в присутствии 4,6-динитроизофталевой кислоты. Для селективного определения 2,4- , 2,5- динитрофенолов в присутствии 4,6-динитроизофталевой кислоты и л/е/яя-нитробензола использованы УПЭ, модифицированные полимерными сорбентами.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на международных конференциях Pittsburgh Conference, «Pittcon'99» (Orlando, Florida, USA, 1999) «Pittcon'OO» (New Orleans, LA, USA, 2000), «Pittcon'01» (New Orleans, LA, USA 2001), «Pittcon'02» (New Orleans, LA, USA, 2002), Euroanalysis 12 (Dortmund, Germany, 2002), Симпозиум «Теория электроаналитической химии и метод инверсионной вольтамперометрии» (Томск 2000), «Конференция молодых учёных, аспирантов и студентов» (Уфа, 2002), «Поволжская конференция по аналитической химии» (Казань, 2002), «Химическая экология (школа-семинар» (Уфа, 2001), Всероссийская конференция «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2002)
По результатам работы опубликовано 2 статьи и тезисы 14 докладов.
Автор выносит на защиту следующие положения: состав пастовых электродов из графита и различных связующих веществ, а также УПЭ, модифицированных полимерными сорбентами; результаты исследования вольтамперометрического поведения на УПЭ с различными связующими пасты и с модифицированными УПЭ; результаты исследования процесса экстракции нитросоединений в связующие пасты; результаты исследования сорбции нитрофенолов, динитрофенолов и нит-роанилинов на графит; результаты влияния экстракции деполяризаторов в связующие паст и их сорбции на графите в УПЭ на вольтамперометрическое поведение органи ческих нитросоединении; методику определения органических нитросоединении в присутствии из бытка примесей.
