Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных направлений развития вольтамперометрии является создание датчиков, позволяющих быстро и селективно определять неорганические ионы и органические вещества. Новое поколение таких датчиков основано на химически модифицированных электродах. Известно также, что самым эффективным способом увеличения фарадеевского тока в вольтамперометрии, позволяющим на несколько порядков снизить границу определяемых содержаний, является концентрирование исследуемых компонентов на поверхности индикаторного электрода. Поэтому пристального внимания заслуживает модифицирование угольно-пастовых электродов (УПЭ) благодаря простоте и доступности методики их изготовления и возможности совмещения процессов концентрирования и определения исследуемых веществ. При использовании УПЭ в качестве индикаторного электрода анализируемый компонент из водного (органического) раствора концентрируется на электроде, а велігчина электрохимического отклика зависит не только от концентрации определяемого вещества в растворе, но и от специфичности его взаимодействия с модификатором.
Важной проблемой является определение различных изомеров одного и того же соединения, поскольку по токсическому воздействию на организм они могут различаться на несколько порядков, а при электрохимическом определении давать сигналы в одной области потенциалов. В связи с этим изучение процессов селективного накопления и вольт-амперометрического поведения орто- и пара- изомеров органических нитросоединений на модифицированных ластовых электродах из различных углеродных материалов является в настоящее время актуальной проблемой. В качестве модификаторов можно использовать органические экстрагенты, твердые мелкодисперсные сорбенты, полимерные гшенки и др. Селективность определений на таких электродах достигает эчень высоких значений (104 - 107), особенно для сорбентов с гидрофобными свойствами. Среди них интерес представляют разработанные щя хроматографии синтетические углеродные сорбенты, такие как гра-ритированные термические сажи (карбопаки или карбохромы) и угле-юдные молекулярные сита (карбосив, карбосфер и др.). Они широко ірименяютея для концентрирования органических микропримесей из юды и представляют собой перспективные материалы для создания на їх основе высокоселективных электрохимических датчиков.
Работа выполнялась в соответствии с планами НИР Башкирского осударственного университета по темам грантов в области фундамен-альных исследований "Ультрамикроэлектроды - новые возможности в
развитии вольтамперометрии" (№ гос. регистрации 01.94.0008259^ "Теория и аналитические возможности быстрой ИВ с ультрамикроэлек тродами в контроле окружающей среды и живых организмов на содер жанис токсикантов" (№ гос. регистрации 01.94.0008262), а также в cooi ветствии с Федеральной целевой программой "Интеграция" по тем "Физико-химические закономерности процессов на границе раздел фаз" (№ гос. регистрации 01.97.0006725).
Цель исследования заключалась в изучении процессов избирателі ного концентрирования и вольтамперометрического поведения орто-пара- изомеров ароматических нитросоединений на модифицировании пастовых электродах из различных углеродных материалов, выяснени взаимосвязи между природой модификатора и селективностью отклик электрода.
Научная новизна. Разработаны модифицированные пастовые злеї троды на основе углеродных материалов. Методами вольтамперометри изучены процессы избирательного концентрирования и электрохимиче ского поведения орто- и пара- изомеров ароматических нитросоедин( ний на модифицированных угольно-пастовых электродах, определен физико-химические параметры электродных процессов, рассчитаны к( эффпциенты селективности. Установлена взаимосвязь между энергиям адсорбции нитропроизводных ряда бензола из водных растворов на аі тивных углях и величиной тока в пике. Показана возможность вольта» периметрического определения изомеров ароматических нитросоедині ний в водных растворах при совместном присутствии. Практическое значение.
Разработанные пастовые электроды на основе углеродных маті риалов и угольно-пастовые электроды, модифицированные хроматогр; фическими фазами, представляют интерес в качестве датчиков для о\ ределения изомеров нитросоединений в объектах окружающей среды сточных водах.
На защиту выносятся:
ш езюдения о составе пастовых электродов из углеродных мат риалов (карбохром, графитированная термическая сажа), также угольно-пастовых электродах, модифицированных хрі матографическими фазами (Рогарак Р, Рогарак R, Рогарак Рогарак Т, тенакс, полисорб-1, хроматон, сефадекс, порохрої сепарон, 1,2,3-трис-р-(цианэтокси)-пропан, сквалан); ш результаты исследования вольтамперометрического поведені изомеров ароматических нитросоединений на пастовых эле тродах на основе углеродных материалов и угольно-пастові элекгродах, модифицированных хроматографическими фазамг
данные по селективности модифицированных УПЭ по отношению к изомерам ароматических нитросоединений;
результаты определения о-нитрофенола, о-нитроаншшна и п-нитробензойной кислоты в присутствии избытка другого изомера.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсужде-[ы на X конференции по экстракции (Уфа, 1994 г.), на Европейской хшференции по аналитической химии (Болонья, Италия, 1996 г.), на Леждународном конгрессе по аналитической химии (г.Москва, 1997 г.), \я Питтсбургской конференции по аналитической химии и прикладной пектроскопии (Новый Орлеан, США, 1998 г.)
Публикации. Основной материал диссертации опубликован в печа-и в 2 статьях и тезисах 4-х докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, чс-ырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения.
В первой главе рассмотрены вопросы модифицирования электро-ов для вольтамперометрии и характеристики сорбентов, используемых хроматографии. Во второй главе формулируются задачи исследования, писываются изученные объекты и используемые модификаторы, аппа-атура и техника эксперимента. В третьей главе представлены экспери-ентальные данные по вольтамперометрическому поведению орто- и ара- изомеров ароматических нитросоединений на пастовых элехтро-зх из углеродных материалов и угольно-пастовых электродах, модифи-ированных хроматографическими фазами. В четвертой главе приведе-ы результаты практического применения разработанных электродов та определения о-нитрофенола, о-нитроанилина и п-нитробензойной ислоты в присутствии избытка другого изомера.
Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содер-ит 17 рисунков и 30 таблиц. Список литературы включает 120 наиме-эваний.
