Введение к работе
Актуальность темы В последние годы широкое применение при анализе промышленных выбросов и атмосферы на различные токсичные соединения находят электрохимические сенсоры, поскольку обычные методы реагентного и приборного анализа требуют либо больших затрат времени и реактивов, либо дорогостоящего оборудования. Актуальной в этом плане становится задача создания чувствительных, селективных, малогабаритных и экономичных датчиков и ионселективных электродов (ИСЭ) с воспроизводимыми характеристиками, которые могут быть использованы как в стационарных условиях, так и непосредственно в зоне выброса при условии наличия вторичного прибора и автономного подогрева
Целью работы является разработка сенсорных устройств на серосодержащие соединения, разработка технологии их изготовления, выбор нестехио-метрических материалов для важнейшей составной части датчика - измерительного электрода, а также наиболее эффективных условий и режимов эксплуатации сенсоров.
Для осуществления этой цели необходимо было решить следующие задачи:
дать сравнительную характеристику известных сенсоров и установить границы пряшенимости известных методов анализа;
рассмотреть технологию создания твёрдоэлектролитных датчиков для газового анализа и условия воспроизводимой работы при их максимальной чувствительности, селективности и быстродействии;
вЫзрагь эффективные условия для проведения анализа и установить границы воспроизводимой работы датчиков и ионселективных электродов.
Научная новизна Впервьв показана зависимость воспроизводимости и чувствительности сенсорных устройств от нестехиометрии материала измерительных электродов. Разработана технология повышения чувствительности датчиков и создания условий для их воспроизводимой работы Для оценки влияния дефектной структуры нестехиометріїческих электродов на процесс
взаимодействия их с анализируемым серосодержащим газом уточнён механизм дефекгообразованияв Pb^eS.
Показана возможность проведения длительного цикла работы с ионсе-лективными электродами в квазибинарной системе Cu2Si- AgjS в области составов от 1 до 10 масс.% AgS при водно-этанолшой потенциометрии, что позволило рекомендовать использование этих ИСЭ в водных и неводных средах
Практическая ценность.
Разработана технология изготовления и установлен режим использования твердсолекіролитньк датчиков с нестехиометрическими электродами при их высокой чувствительности и воспроизводимой работе для анализа выбросов металлургической, нефтехимической и других отраслей промышленносга.
Показана возможность применения предложенных материалов ИСЭ при v проведении потеніщометрітаеского титрования и прямой потенциометрии в v сточных водах кожевенно-обувдого іфедприятия при определении исчезающе малых концентраций сульфид-ионов с высокой чувствительностью и точностью.
Ш защиту выносятся:
Технология создания твердсшгеетролганых датчиков с сульфидными измерительными электродами, оссщцшощих воспроизводимыми характеристиками, для анализа сероводорода в газовой фазе.
Выяснение лимитирующей стадии процессов при статическом и динамическом режимах анализа с целью определения наиболее эффективного режима проведения анализа, а также различных способов обработки и модификации поверхности измерительного электрода
Уточнение возможного механизма дефекгообразованияв Fb^S.
Возможность практического применения некоторых материалов ИСЭ
для определения серосодержащих ионов в жидких средах при соответствую
щих условиях.
Апробация работы Результаты работы представлялись в виде стендовых докладов на международных и всероссийских конференциях, в том числе на
з Международной конференции "Стёкла и твердые электролиты", Санкт-Петербург, 1999; Меядународной научно-технической конференции "Разработка ішпортозамешающих технологий и материалов в химической промышленности", Минск, 1999, Всероссийской конференции "Электрохимия мембран и процессы в тонких ионопроводящих плёнках на электродах", Саратов, 1999. ИСЭ применялись при анализе сточных вод кожевенно-обувного предприятия - фирмы "Баско", данные сопоставлены с аттестованными методиками анализа
Публикации По материалам диссертации опубликовано 3 статьи, 1 статья депонирована в ВИНИТИ и 1 статья принята в печать, 13 тезисов докладов на конференциях различных рангов, включая международные.
Достоверность полученных результатов подтверждается сггатистическим анализом данных, воспроизводимостью результатов измерений, сопоставлением численных значений некоторых экспериментальных данных с результатами других авторов; обеспечивается гараллельным использованием известных методов химического и физико-химического анализа: потенциометрического и йодометрического титрования, прямой потенциометрии и др.
Объём и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы го 132 наименований и приложений. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, включает 15 таблиц, 31 рисунок, 23 уравнения.