Состав мембраны ионоселективного электрода для определения содержания ионов аммония

 

СОСТАВ М МВРАНЫ ИОНОСБЛШСТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ,ИОНОВ АЮЮНИЯ, содержащий связукщее-полйвинилхлорид, раст ворифель-пластификатор-дибутилфта:Лат , мембраноактивное вещество нонактин , отличающийся тем, что, с целью расширения предела определения в области больших концентраШ1й , исходный состав мембраны дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении ингредиентов, мае.it . Дибутилфтгшат 70-76 Нонактин0,1-0,6 « Неионогенное поверх-. носЪно активиое вещест0 ,065-0,176, во Поливинилхлорид Остальное

,Я0„„1056031

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗОВ G

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3477989/18 25 ,(22) 05.08.82

1(46) 23.11.83. Вюл. 9 43

1(72) О.К. Стефанова и Н.В. Фожде. ;ственская (71 ) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А.A- Жданова (53 ) 543.275(088.8 ), (56) 1. Scholer R, Р., Simon гг.

Antibiotika. - MembT anelektrohen

fur ee1ektiven Krfesiung von Ammonl umnl aeneas t l vl сИ(егг .. - "Chimia", 1970, В 24, 9 10, р. 372"374.

2. Стефанова О.K. и др. Электродные. свойства ноноселективных мемб ран, содержащих нейтральный комплек сообраэователь нонактнн..- "Электро;химия", 1981, т. 17, гг 7, с. 10821086 (прототип ) ° (54 ) (57 ) СОСТАВ МЕМБРАНЫ HOHOCEJIEKTHBHOPO ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОДЯРЖАНИЯ HOBOB AMMOHHH, содержащий связунщее-йоливинилхлорид, раст воритель-пластификатор-дибутилфталат, мембраноактивное вещество нонактин, отличающийся тем, что, с целью расширения предела определения в области больших концентраций, исходный состав мембраны дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении ингредиентов, мас.Вг

Дибутилфталат 70-16

Нонактин 0,1-0,6

Неионогенное поверх-, ностно активное вещество 0,065-0,1761

Поливинилхлорид Остальное

1056031

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, предназначено для контроля содержания ионов аммония в концентрированных водных средах и может найти применение в ряде отраслей промышленности, например бумажной, а.также в сельском хозяйстве.

Известен ряд,:мембран, селективных к ионам аммония в водных средах, послуживших основой для создания 10 аммонийселективных электродов.Прежде всего это жидкие мембраны, представляющие собой раствор в органическом растворителе вещества, избирательное взаимодействующего сионом 15 .аммония, например раствор нонактина в трис (2-этилгексил)фосфате (1 ).

Однако, ° несмотря на высокую селективность к ионам аммония, электроды н жидком исполнении неудобны н эксплуатации.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является мембрана ионоселективного электрода для определения ионов аммония, включающая связующее — полининилхлорид, растноритель - пластификатор-.дибутил фталат, мембрано-активное вещество нонактин (2 g.

Одной из основных характеристик ианоселективных электродов является концентрационный диапазон выполнения функции данного иона. Для аммонийселективных пленочных электродов нижний предел выполнения функции ионов аммония в зависимости от тех- З5 ники измерения лежит в пределах

10 4 — 5«10 4М NH С1. Верхний предел 0,2-0,5 М БН С1., Ограничения в выполнении аммонийной функции в более концентрированных растворах связаны 40 со свойствами самой мембраны.

Целью изобретения является расширение предела определения н области больших концентраций.

Поставленная цель достигается 45 тем, что в состав мембраны ионоселектинного электрода для определения содержания ионов аммония, содержащий связующее — поливинилхлорид, растворитель-пластификатор - дибутил фталат, мембраноактинное нещество—

50 нонактин, дополнительно введено неио ногенное поверхностно-активное ве.щество при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Дибутилфталат 70-76 55

Нонактин 0 1-0,6

Неионогенное по- верхностно-активное вещество 0,005-0,176

Поливинилхлорид Остальное 60

Введение в мембрану поверхностноактивного вещества (ПАВ) для продле" ния электродной функции в область концентриронанных растворов. основывается на следующих представлениях 65 о механизме функционирования такога рода систем. Поскольку среди основных компонентов мембраны отсутству-; ют вещества ионогенной природы, то из внешнего раствора катионы и анионы поглощаются ею в эквивалентных количествах и селективность мембраны к ионам определенного знака заряда может проявляться лишь в том случае, когда противоположно заряжен" ные ионы оказываются в мембране заторможенными. Предполагается, что н рассматриваемых системах практически полное отсутствие в мембране потоков анионон в широком интервале составов растворов обусловлено. тем, что мембрана представляет собой дисперсную систему, содержащую нодоэмульсионные включения. В последних соцержится основная масса гидрофильных анионон хлора, а липофильные j г комплексы аммония с нонактином оказываются сосредоточенными в органической фазе н ниде положительно заряженного двойного электрического слоя нокруг водных включений. Чем выше степень дисперсности такой системы, тем в большей степени осуществляется пространственное разделение зарядов, а следовательно, и исключение анионон из проводящей органической фазы, Поскольку ПАВ способстнует стабилизации дисперсных систем, то они должны увеличить степень униполярной проводимости и, следовательно( сдвигать н область более концентрированных растворов начало отклонений от катионной функции. Применение неионогенных ПАВ в этом отношении предпочтительно, так как внесение их не приводит к поянлению дополни- тельных переносчиков заряда.

Общая методика изготовления Йембран следующая.

Для получения мембран диаметром

10 см 6 г дибутилфталата (ДБФ) и

2 r поливинилхлорида (ПВХ) растворяют н 30 мл цилогексанона при постоянном перемешивании и нагревании до 50 С. В полученную таким образом и охлажденную до комнатной температуры гомогенную массу вносят 0,01 r мембраноактивного вещества - нонактина и навеску поверхностно-активного вещества (например, децилового спирта). После растворения всех компонентов смесь выливают в чашку Петри и останляют на воздухе до полного удаления летучего растворителя циклогексанона.

Для изготовления электродов иэ полученной эластичной пленки вырезают диски и приклеивают к торцам полин нинилхлоридных трубок диаметром 10мм.

Подготовка электродон к работе снодится к выдерживанию их в симмет-, ричных условиях в растворе 0,01 М

NH+Cl н течение б сут.

1056031

Пример 1. Для приготовления мембраны берут 8,01 r мембранной композиции (6 г ДБФ, 2 г ПВХ, 0,01 r нонактина) и 0,0072 r децилового спир та при соотношении компонентов, мас.В

Мембранная композиция 99,915

Дециловый спирт 0,085

Пример 2. Для приготовления мембраны берут 8,01 г мембранной композиции и 0,0004 r децилового спирта. 10

Внесение малых навесок ПАВ осуществлялось следующим образом. Предварительно готовился раствор децилоцого спирта в ДБФ (концентрация

0,010%), а затем уже бралась опреде 5 ленная навеска этого раствора, содер3жащая необходимое количество децйлового спирта; ири соотношении компонентов,мас.Ъ:

Мембранная композиция 99,995, Дециловый спирт . 0 005

Пример 3. Для приготовления мембраны берут 8,01 r мембранной композиции и 0,0140 r дащилового спирта при соотношении компонентов, мас.Ъ!

Мембранная композиция :99i824

Дециловый спирт 0,176

Пример 4. Для приготовления мембраны берут 8,01 г мембранной композиции и 0,0001 г децилового

30 спирта. Внесение малых навесок ПАВ осушествлялось как в примере 2, при соотношении компонентов, мас.Ъ:

Мембранная композиция 99,999

Дециловый спирт 0,001

Пример 5. Для приготовления мембраны берут 8,01 r мембранной ! композиции и 0,0200 г децилового спирта при соотношении компонентов, мас.Ъ: 40

Мембранная композиция 99,754

Дециловый спирт 0,246

Для исследования пределов выполне- . ния электродной функции составляется гальванический элемент следуюшего вида:

АН (AgCl NH Cl I мембрана! 0,01 М ИН Clf

AgCl! Ag (Х) Зависимость ЭДС этого элемента от 50, активности НН4С1 в раствоРе можно вы»

;разить следукхцим образом:

+ 2 V1К a+К о где 8,+НН„С1 - среднеионная активность хлористого аммония;

V — 58 мВ при t 20 С.

Мембраны в примерах 1-3 проявляют практически полную аммонийную функцию в диапазоне концентраций 1 М5 ° 10 " M. Мембраны с содержанием GAB большим, чем в примере 3 (пример 5) и меньшим, чем в примере 2 (пример

4), а также известная мембрана, проявляют аммонийную функцию в более узком интервале концентраций 0 2

5 10 4М.

Селективность мембраны к иону аммония в присутствии посторонних катинов проверялась по методу биионных потенциалов. С этой целью измерялась ЭДС гальванического элемента.

Ag)AgC1,0,01 МС1 t мембрана 0,01M

NH С1, AgCl!Ag (2) где МС1 - КС1, И8,С1, НС1.

В таблице представлены значения коэффициентов селективности, вычисленные из измеренных значений ЭДС элемента (Й) для исследуемых мемб« ран, а также для прототипа.

Провели определение времени жизни электродов из мембран по примерам 1-3, т.е. времени, в течение которого сохраняются основные элект- родные свойства. Все электроды сохраняли практически полную аммонийную функцию в течение шести месяцев пребывания в растворе NH4C1 Диапазон выполнения аммонийной функции электродами из мембраны по примерам

1 и 3 в течение этого времени не изменился, а у электродов из мембран по примеру 2 верхний предел выполнения аимонийной функции через шесть месяцев несколько снизился (до 0,8 М). Сходимость показаний отдельных электродов из мембран по примерам 1 и 2 со временем не изменилась (2 мВ). У электродов из мембраны по примеру 3 разброс значений потенциалов в одном и том же растворе увеличился с + 2 мВ до 5 мВ.

Таким образом, для электродов с мембраной состава, отвечакв его примеру 1, изменений электродных. характеристик не обнаружено. Это и дает основание состав мембраны, соответствуккяий содержанию децилового спирта 0,085%, считать оптимальньм.

1056031

° ВЮ ФЮ

Пределы выполнения ам- монийиой функции

К ми -е и н

М Na м - к ю ьююаеееееаьюювеев

ЧВ ФЮВФ Ю Ю4В Ю46 °

Иэвестная мембрана

3 10 3

0,2 -5 ° 10 4М

1 ° 10""

Предлагаемая мембрана

1-10

3 ° 10 3

1 5-10 4И

1 10 "

° Ф

Закаэ 9290/34 . Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Рауыская наб., д. 4/5

° агав мчи,вюмв

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Дамешек

Редактор Л. Гратилло Техред T.Càíòà Корректор A. Ильин