Состав мембраны ионоселективного электрода

Изобретение относится к анализу ионного состава водных растворов и жидкостей. Сущность изобретения: состав мембраны ионоселективного электрода содержит электродноактивный компонент, пластификатор, поливинилхлорид и липофильную добавку, в качестве липофильной добавки используют ди-2-этилгексил сульфосукцинат натрия, которую берут в количестве 0,5-3,0% от массы смеси пластификатора и поливинилхлорида, электродноактивный компонент берут в количестве 1,0% от массы смеси пластификатора и поливинилхлорида, а смесь пластификатора и поливинилхлорида берут в соотношении 2:1 и в количестве, соответствующем доведению общей массы мембраны до 100%. Техническим результатом изобретения является существенное снижение стоимости липофильной добавки в составе мембраны ионоселективного электрода при сохранении его характеристик, что дает возможность для массового производства сенсорных элементов ионоселективных электродов и их использования для количественного определения концентрации различных ионов в водных растворах. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области экологического мониторинга, медицины, промышленного и технологического контроля, в частности анализа ионного состава водных растворов и жидкостей, и может быть использовано для изыскании материалов, обладающих невысокой стоимостью компонентов для массового производства сенсорных элементов ионоселективных электродов (химических сенсоров) для количественного определения концентрации различных ионов в водных растворах.

В некоторых практически важных областях (например, медицине) определение концентраций ионов с помощью ионоселективных электродов является чрезвычайно востребованным. Например, для определения содержания ионов натрия и калия в крови человека и других биологических жидкостях только в США производится свыше 1 миллиарда анализов в год [1] с использованием ионоселективных электродов. Поэтому вопрос о совершенствовании и удешевлении состава ионоселективных электродов является весьма актуальным. Большинство современных ионоселективных электродов, в частности на основе полимерных композиций, весьма дороги, цена одного аналитического устройства такого типа на рынках большинства развитых стран составляет от 100 до 1000 долларов США.

Наиболее известны мембраны и ионоселективные электроды для определения различных ионов, основанные на применении различных ионофоров и пластификаторов, использующие в качестве липофильной добавки тетракис [4-парахлорфенил] борат калия (КТФБ) [2, 3]. Недостатком этих электродов для массового использования является высокая стоимость большинства компонентов, используемых в производстве таких материалов, В частности, стоимость упомянутого здесь КТФБ, который является наиболее широко распространенным в мире материалом для липофильной добавки, составляет более 240 долларов за 1 грамм (каталог компании Sigma Aldrich (Fluka), 2011 г., квалификация Селектофор, в России реактив соответствующей чистоты и качества не выпускается), что приводит к высокой конечной цене ионоселективных электродов и препятствует широкому использованию этих простых и удобных инструментов в повседневной аналитической практике.

Известны мембраны и ионоселективные электроды для определения различных ионов, использующие в качестве липофильной добавки (тетракис [3,5-бис(трифторметил)фенил]борат калия (КТФФБ)) [4]. Это фторированная модификация КТФБ, которая несколько улучшает характеристики мембран. Недостатком этих электродов для массового использования является чрезвычайно высокая стоимость КТФФБ - свыше 3900 долларов за 1 грамм (компания Sigma Aldrich (Fluka), квалификация Селектофор, в России реактив соответствующей чистоты и качества не выпускается)

Существенный выигрыш в характеристиках сенсоров, особенно при работе в биологических жидкостях, дают мембраны ионоселективных электродов на основе полностью фторированных компонентов [5]. Однако стоимость полностью фторированных компонентов мембран ионоселективных электродов экстремально высока. Цена 1 г полностью фторированного КТФБ или его близких химических аналогов оценивается не менее чем в 10000 долларов США. Кроме того, такие реактивы недоступны у соответствующих компаний и могут быть изготовлены только по специальному заказу.

Известны составы мембран с использование в качестве липофильной добавки хлорированного дикарболлида кобальта (ХДК) [6], которые наиболее близки к предлагаемому изобретению. ХДК не уступает по своим характеристикам, как липофильная добавка, соединениям типа КТФБ или КТФФБ, но является несколько более дешевым - около 120 долларов за 1 г (компания Katchem, в России реактив соответствующей чистоты и качества не выпускается)

В известных составах мембран, с целью снижения стоимости ионоселективных электродов на их основе, в качестве липофильной добавки используется ХДК в концентрации 0,1-2.5% (от массы смеси пластификатор + ПВХ). Недостатком известных составов мембран является достаточно высокая стоимость липофильной добавки

Предлагаемое изобретение лишено указанных недостатков.

К техническому результату предлагаемого изобретения относится:

- существенное (по крайней мере, в 20 раз) снижение стоимости липофильной добавки, по сравнению с любыми известными аналогами, при сохранении всех существенных характеристик ионоселективных электродов (таких как… чувствительности, селективности, времени жизни и т.д.), что дает возможность для массового производства сенсорных элементов ионоселективных электродов (химических сенсоров) и их использования для количественного определения концентрации различных ионов в водных растворах.

Указанный технический результат достигается тем, что в составе мембраны ионоселективного электрода, содержащем электродноактивный компонент (ЭАК), пластификатор, поливинилхлорид (ПВХ) и липофильную добавку, в соответствии с предлагаемым изобретением, в качестве липофильной добавки используют ди-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (АОТ) и состав имеет следующее соотношение компонентов: электродноактивный компонент - 1,0% (от массы смеси пластификатор + ПВХ); липофильная добавка 0,5-3,0% (от массы смеси пластификатор + ПВХ), пластификатор+поливинилхлорид (ПВХ), в соотношении 2:1 - до 100% общей массы мембраны.

Помимо этого указанный технический результат достигается тем, что в качестве пластификатора используют диоктил себацинат (ДОС).

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве пластификатора используют ортонитрофенилоктиловый эфир (ОНФОЭ).

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве электродноактивного компонента используют валиномицин (ионофор на ион калия).

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве электродноактивного компонента используют тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс тетра арен тетрауксусной кислоты (ионофор на ион натрия).

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что применяют пластификаторы и элетродноактивные компоненты, используемые для изготовления ионоселективных электродов на основе поливинилхлорида.

Сущность предлагаемого изобретения основана на использовании закономерностей

экстракционной способности, известных для жидкостной химической экстракции. Синергетные смеси с использованием ди-2-этилгексил сульфосукцината натрия (АОТ) успешно используются для выделения различных одного, двух и трех ионов металлов из сложных смесей. Иммобилизация в мембране ионоселективного электрода компонентов, традиционно используемых в жидкостной экстракции, приводит к возможности разработки ионоселективных электродов с заданными и широко варьируемыми составами и свойствами.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, поясняется конкретными примерами лабораторных испытаний, проведенных на базе Санкт-Петербургского государственного университета.

Пример 1.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата калия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (валиномицин) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 0,5; пластификатор (ДОС) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 1, приведены в таблице 1.

Пример 2.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея, электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата калия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (валиномицин) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 3.0; пластификатор (ДОС) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 2, приведены в таблице 1.

Пример 3.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем, раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата натрия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты (ТЭБАТУК) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 0,5; пластификатор (ДОС) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 3, приведены в таблице 1.

Пример 4.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата натрия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты (ТЭБАТУК) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 3,0; пластификатор (ДОС) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 4, приведены в таблице 1.

Пример 5.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата калия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (валиномицин) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 0,5; пластификатор (ОНФОЭ) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 5, приведены в таблице 1.

Пример 6.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата калия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (валиномицин) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 3,0; пластификатор (ОНФОЭ) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 6, приведены в таблице 1.

Пример 7.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата натрия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты 1,0; липофильная добавка (АОТ) 0,5; пластификатор (ОНФОЭ) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 7, приведены в таблице 1.

Пример 8.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0.01 моль/л нитрата натрия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты 1,0; липофильная добавка (АОТ) 3,0; пластификатор (ОНФОЭ) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны состава, указанного в примере 7, приведены в таблице 1.

Пример 9.

Мембраны с указанными в данном примере соотношениями компонентов обладают оптимальными электродными свойствами для определения ионов калия.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата калия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (валиномицин) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 1,0; пластификатор (ДОС) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Пример 10.

Мембраны с указанными в данном примере соотношениями компонентов обладают оптимальными электродными свойствами для определения ионов натрия.

Мембрану ионоселективного электрода готовили растворением выбранных навесок всех исходных веществ максимально высокой доступной чистоты (поливинилхлорид, пластификатор, электродноактивный компонент, липофильная добавка) в свежеперегнанном органическом растворителе, например циклогексаноне, с последующим тщательным перемешиванием до полной гомогенизации раствора. Затем раствор (общая масса его примерно 3 г) выливали на строго горизонтальную химически инертную поверхность (например, тефлоновую) и высушивали мембрану в течение 2 суток в условиях отсутствия пыли. После полного испарения растворителя из полученной большой мембраны вырезали образцы (собственно мембраны ионоселективных электродов) требуемых размеров (круги 5-8 мм в диаметре), которые затем наклеивали на торцы ПВХ-трубок (электродных корпусов). После высыхания клея электроды заполняли 0,01 моль/л раствором хлорида натрия и вымачивали одни сутки перед первым измерением в растворе того же состава с добавлением 0,01 моль/л нитрата натрия. В дальнейшем между измерениями электроды хранили на воздухе. Для приготовления мембраны брали следующее соотношение компонентов, мас.%: электродноактивный компонент (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты) 1,0; липофильная добавка (АОТ) 1,0; пластификатор (ДОС) поливинилхлорид (ПВХ) (2:1) остальное.

Аналитические характеристики мембраны оптимальных составов, указанных в примерах 9 и 10, приведены в таблице 1, вместе с характеристиками других составов из Примеров 1-8.

При выходе за пределы концентрационных интервалов, указанных в примерах 1-8, происходит следующее.

При уменьшении концентрации липофильной добавки (АОТ) ниже 0,1% резко падает чувствительность ко всем катионам металлов, включая калий и натрий.

При увеличении концентрации липофильной добавки (АОТ) выше 3% происходит некоторое уменьшения чувствительности к ионам калия и натрия и существенное ухудшение воспроизводимости характеристик мембраны.

При уменьшении концентрации ЭАК (валиномицина) в 1% происходит существенное ухудшение чувствительности к ионам калия.

При увеличении концентрации ЭАК (валиномицина) в 1% значительно возрастает стоимость мембраны, не сопровождаемая каким-либо улучшением ее свойств.

При уменьшении концентрации ЭАК (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты) в 1% происходит резкое ухудшение чувствительности к ионам натрия.

При увеличении концентрации ЭАК (тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс[4]тетра арен тетрауксусной кислоты) в 1% происходит некоторое ухудшение чувствительности к ионам натрия, сопровождаемое непроизводительным повышением стоимости мембраны ионоселективного электрода.

При увеличении соотношения пластификатор (ДОС или ОНФОЭ): ПВХ (больше чем 2:1) снижается химическая устойчивость и механическая стабильность мембран.

При уменьшении соотношения пластификатор (ДОС или ОНФОЭ): ПВХ (менее чем 2:1) резко растет электрическое сопротивление мембран, работать с ними становится затруднительно или невозможно. При этом электрохимические свойства также ухудшаются.

Таблица 1
Аналитические характеристики апробированных мембран
Состав мембраны (в соответствии с приведенными примерами 1-10) См. примеры выше Чувствительность к ионам калия, мВ/рК* Чувствительность к ионам натрия, мВ/pNa*
Пример 1
ЭАК (валиномицин) - 1
АОТ - 0,5
ДОС + ПВХ (2:1) - до 100 % 44
Пример 2
ЭАК (валиномицин) - 1
АОТ - 3,0
ДОС + ПВХ (2:1) - до 100 % 52
Пример 3
ЭАК (ТЭБАТУК) - 1
АОТ - 0,5
ДОС + ПВХ (2:1) - до 100 % 38
Пример 4
ЭАК (ТЭБАТУК) - 1
АОТ - 3,0
ДОС + ПВХ (2:1) - до 100 % 50
Пример 5
ЭАК (валиномицин) - 1
АОТ - 0,5
ОНФОЭ + ПВХ (2:1) - до 100 % 41
Пример 6
ЭАК (валиномицин) - 1
АОТ - 3,0
ОНФОЭ + ПВХ (2:1) - до 100 % 49
Пример 7
ЭАК (ТЭБАТУК) - 1
АОТ - 0,5
ОНФОЭ + ПВХ (2:1) - до 100 % 35
Пример 8
ЭАК (ТЭБАТУК) - 1
АОТ - 3,0
ОНФОЭ + ПВХ (2:1) - до 100 % 47
Пример 9
ЭАК (валиномицин) - 1
АОТ - 1,0
ДОС + ПВХ (2:1) - до 100 % 57
Пример 10
ЭАК (ТЭБАТУК) - 1
АОТ - 1,0
ДОС + ПВХ (2:1) - до 100 % 54
* Чувствительность к ионам калия или натрия [угловой коэффициент (или наклон) электронной функции] основная характеристика любого ионоселективного электрода

Как показали результаты испытаний, заявленное изобретение не уступает гораздо более дорогим известным аналогам, имеет широкую сферу применения и позволяет решать задачи практически в любой области техники и производства (промышленного, сельскохозяйственного, медицинского и т.д.), где требуется рутинное определение концентрации (содержания) ионов калия и натрия с помощью надежных, но недорогих аналитических инструментов. Это очень важно, если учесть, что определение ионов натрия и калия является очень распространенной практической аналитической задачей.

Наиболее перспективным является использование заявленного изобретения для определения ионов натрия и калия в медицинской практике, в биологических жидкостях, поскольку позволяет широкое использование, простых надежных и недорогих инструментов, таких как ионоселективные электроды.

Технико-экономические преимущества перед аналогами, а также широкая сфера применения в решении наиболее значимых для общества социальных, экологических, технических и медицинских задач относят заявленное изобретение к разряду приоритетных.

ИСточники информации

1. С.С.Young, J. Chem. Educ. 74 (1997) 177.

2. E.Bakker, P.Buhlmann, E.Pretsch, Chemical Reviews, 1997, Vol.97, No.8.

3. R.Johnson, L.Bachas, Anal Bioanal Chem (2003) 376: 328-341.

4. H.Nishida, N.Takada, M.Yoshimura, T.Sonoda; H.Kobayashi, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984, 57, 2600.

5. P.Buhlmann, P.Boswell, US Patent WO 2006/127963 A2.

6. A.V.Legin, D.O.Kirsanov, V.A.Babain, A.V.Borovoy, R.S.Herbst Analytica Chimica Acta 572 (2006) 243-247.

1. Состав мембраны ионоселективного электрода, содержащий электродноактивный компонент, пластификатор, поливинилхлорид и липофильную добавку, отличающийся тем, что в качестве липофильной добавки используют ди-2-этилгексил сульфосукцинат натрия, которую берут в количестве 0,5-3,0% от массы смеси пластификатора и поливинилхлорида, электродноактивный компонент берут в количестве 1,0% от массы смеси пластификатора и поливинилхлорида, а смесь пластификатора и поливинилхлорида берут в соотношении 2:1 и в количестве, соответствующем доведению общей массы мембраны до 100%.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют диоктил себацинат или ортонитрофенилоктиловый эфир.

3. Состав по п.2, отличающийся тем, что берут пластификаторы, используемые для изготовления ионоселективных электродов на основе поливинилхлорида.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве электродноактивного компонента используют валиномицин или тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс тетра арен тетрауксусной кислоты.

5. Состав по п.4, отличающийся тем, что берут электродноактивные компоненты, используемые для изготовления ионоселективных электродов на основе поливинилхлорида.

6. Состав по п.2 или 4, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют диоктил себацинат или ортонитрофенилоктиловый эфир, а в качестве электродноактивного компонента используют валиномицин или тетраэтиловый эфир 4-терт-бутилкаликс тетра арен тетрауксусной кислоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области потенциометрических методов контроля и управления технологическими процессами, в частности к датчикам для их осуществления, и может быть использовано, например, для определения кислотности растворов и концентрации ионов щелочного металла.

Изобретение относится к области физико-химических методов анализа, в частности к потенциометрии с ионоселективными электродами, и может быть использовано для количественного анализа железа (III) в жидких средах.
Изобретение относится к области анализа ионного состава водных растворов и жидкостей и может быть использовано в изыскании материалов, стойких в сильнокислых растворах сложного состава с низким рН и высоким ионным фоном, предназначенных для использования в качестве чувствительных и стабильных элементов ионоселективных электродов для количественного определения концентрации ионов кадмия в водных растворах.

Изобретение относится к ионометрии, потенциометрическим методам анализа и контроля концентрации ионов в водных растворах и может быть использовано в химической, металлургической промышленности, в оптической химии, при научных исследованиях в качестве чувствительного элемента ионоселективного электрода для количественного определения концентрации ионов меди в водных растворах.

Изобретение относится к средствам потенциометрического определения содержания в растворах различных ионов с использованием ионоселективных мембран. .

Изобретение относится к ионометрии и может быть использовано для анализа производственных и сточных вод промышленных предприятий на содержание кислородсодержащих ионов вольфрама, молибдена и ванадия.

Изобретение относится к области электрохимического анализа растворов, а именно к методике изготовления ионоселективного электрода для прямой потенциометрии. .

Изобретение относится к области электрохимического анализа растворов, а именно к методике изготовления ионоселективного электрода для прямой потенциометрии. .

Изобретение относится к области электрохимического анализа растворов, а именно к методике изготовления ионоселективного электрода для прямой потенциометрии. .

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в контрольно-аналитических, клинических лабораториях для определения концентрации цефалоспориновых антибиотиков

Изобретение относится к области потенциометрических методов контроля и управления технологическими процессами, в частности к материалам, предназначенным для использования в качестве чувствительного элемента ионоселективных электродов для количественного определения концентрации ионов свинца в водных растворах

Использование: для определения ионов кадмия в водных растворах. Сущность: кадмий-селективный электрод содержит чувствительный элемент, в качестве которого применяется композиционный электропроводящий материал, содержащий ультрадисперсные частицы кадмия в полимерной матрице, полученный методом химического восстановления кадмия из растворов его солей на поверхность гранул термопластичного полимера с последующим горячим прессованием. Технический результат - снижение содержания кадмия, повышение чувствительности, повышение стабильности показаний и увеличение длительности непрерывного использования электрода. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к мембране ионоселективного электрода, состоящей из поливинилхлорида в качестве матрицы, дибутилфталата в качестве пластификатора и электродно-активного соединения, содержащего медь и додецилсульфат натрия. Мембрана характеризуется тем, что электродно-активное соединение дополнительно содержит пиридин, причем медь Сu2+, пиридин и додецилсульфат взяты в соотношении 1:2:2 соответственно, а компоненты мембраны находятся в следующем соотношении, мас. %: поливинилхлорид 24,88 - 24,73; дибутилфталат 74,61 - 74,25; электродно-активное соединение 0,51 - 1,02. Использование мембраны позволяет снизить предел обнаружения ионных ПАВ в водных средах, снизить погрешности определения результата, уменьшить время отклика электрода в разбавленных растворах. 5 табл., 11 ил.

Изобретение может быть использовано в качестве аналитического элемента приборов, с помощью которых измеряют концентрации ионов в жидких образцах различных типов. Согласно изобретению предложена проточная мультисенсорная потенциометрическая ячейка для анализа малых объемов жидких образцов, содержащая корпус из полимерного материала, представленный расположенными в ряд ионоселективными сенсорами в количестве не менее двух. Каждый сенсор имеет чувствительный элемент, выполненный в виде сенсорной мембраны из поливинилхлорида и пластификатора с ионофорами, и снабжен проводником для подключения к измерительному прибору. А также содержит электрод сравнения и емкость для анализируемых образцов. Расстояние между чувствительными элементами не менее 2 мм. Корпус выполнен трубчатым из поливинилхлорида, а соединение ионоселективных сенсоров выполнено бесшовным. Устройство позволяет достоверно измерять концентрации ионов в образцах малых объемов, 50-200 мкл, может использоваться для анализа медико-биологических образцов, отличается длительными сроками службы и хранения. 7 ил., 7 пр.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии. Гидратированную оксидную ванадиевую бронзу аммония состава (NH4)0,5V2O5·0,5H2O используют в качестве ионоселективного материала для селективного определения концентрации ионов аммония в растворах. Для получения гидратированной оксидной ванадиевой бронзы аммония указанного состава метаванадат аммония NH4VO3 растворяют в воде и добавляют при постоянном перемешивании по каплям водный раствор лимонной кислоты до установления кислотности раствора 2,0≤pH≤6,0. Затем смесь обрабатывают при температуре 140-180°C в течение 24-48 часов в автоклаве. Полученный продукт фильтруют, промывают и сушат. Изобретение позволяет получить ионоселективный материал для простого и надежного определения концентрации NH4 + в растворах. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл., 4 пр.

Изобретение может быть использовано для потенциометрического определения анионных и катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ), таких как алкилсульфатов натрия, алкилпиридиниевых и тетраалкиламмониевых солей в многокомпонентных смесях, моющих, чистящих композиций, технологических растворах, сточных водах, лекарственных препаратах. Согласно изобретению мембрана ионоселективного электрода состоит из поливинилхлорида в качестве полимерной матрицы, дибутилфталата в качестве пластификатора и электродно-активного соединения, содержащего медь и додецилсульфат натрия, при этом электродно-активное соединение дополнительно содержит 1,10-фенантролин, причем медь, 1,10-фенантролин и додецилсульфат натрия взяты в соотношении 1:2:2 соответственно, а компоненты мембраны находятся в определенном массовом соотношении. Изобретение обеспечивает возможность создания полимерной мембраны, чувствительной к гомологам солей алкилпиридиния, тетраалкиламмония и алкилсульфатов натрия, и создание на основе полученной мембраны ионоселективного электрода, для экспрессного количественного определения ионных ПАВ в водных объектах. 4 пр., 5 табл., 11 ил.

Изобретение относится к технике измерений гидрохимических параметров водных сред в океанографических, гидрографических и экологических исследованиях и может быть использовано в различных технологических процессах, связанных с контролем концентрации (активности) сульфид-ионов растворенных веществ. Технический результат - уменьшение погрешности измерения концентрации растворенного сероводорода и повышение степени автоматизации измерений за счет возможности учитывать влияние факторов среды, например, рН, солености, на степень диссоциации растворенного сероводорода, не осуществляя в процессе измерений градуировку прибора. Сущность: среду зондируют преобразователем, содержащим ионоселективный электрод, реагирующий на ионы двухвалентной серы, и электрод сравнения. Преобразуют полученные текущие потенциалы ионоселективного электрода, по отношению к потенциалу электрода сравнения, в выходные коды. Осуществляют градуировку преобразователя. По полученным значениям выходных кодов с использованием полученных коэффициентов c1 и с0 градуировочного уравнения определяют текущие значения показателя концентрации растворенного сероводорода, по которым определяют текущие значения CSVi концентрации растворенного сероводорода. При этом преобразователь градуируют в буферных растворах с разными заданными значениями концентрации растворенного сероводорода и с одинаковыми значениями каждого из n заданных факторов Фn влияющих на диссоциацию растворенного сероводорода. По полученным кодам, соответствующим концентрациям растворенного сероводорода в каждом из буферных растворов, получают коэффициенты c1 и с0 градуировочного уравнения. Затем используют растворы с разными заданными значениями Фnz каждого из n факторов влияния Фn где n=1, 2,..., m, и с одним и тем же значением CSV концентрации растворенного.сероводорода. Определяют выходные коды Nnz, соответствующие значениям Фnz, где число z задается для каждого из факторов влияния Фn в зависимости от допустимой погрешности преобразования. По полученным значениям Nnz выходных кодов определяют z-тые значения Fz(Фnz) функции влияния Fn(Фn) для каждого из факторов влияния Фn по формуле По значениям Fz(Фnz) функции влияния и значениям Фnz влияющего фактора выбирают вид аппроксимирующей функции Fn(Фn) с определением коэффициентов функции влияния для каждого из факторов влияния Фn, используя один из алгоритмов для расчета линии тренда. Во время зондирования среды измеряют текущие значения Фni каждого из и факторов влияния на диссоциацию растворенного сероводорода и определяют текущие значения CSVi концентрации растворенного сероводорода по формуле где Ni - текущие значения выходного кода преобразователя. Или дополнительно определяют контрольное значение CSVконтр концентрации растворенного сероводорода на глубине, где значение CSVi максимально и равно CSVimax, способом, принятым за достоверный, например, с помощью прямого химического анализа пробы среды, вычисляют коэффициент поправки КП по формуле и определяют текущие значения CSVi концентрации растворенного сероводорода с учетом поправки по формуле 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в гидрологии и химическом анализе жидкостей. Технический результат - исключение фактора влияния температуры жидкости на результат измерений, что повышает точность определения рН жидкости. Сущность: Согласно способу используют включенные в измерительные цепи вторичных измерительных преобразователей электрод сравнения и два ионоселективных измерительных электрода с одинаковыми параметрами тепловой инерции и разными параметрами их изопотенциальных точек, соответственно помещают электроды в жидкость, регистрируют потенциалы Е1 и Е2 на выходах первого и второго измерительных электродов и вычисляют рН жидкости по формуле Устройство содержит электрод сравнения, два ионоселективных измерительных электрода с одинаковыми параметрами тепловой инерции и разными параметрами их изопотенциальных точек, первый и второй вторичные измерительные преобразователи ВИП-1 и ВИП-2, к входам которых подключены электрод сравнения и соответственно первый и второй измерительные электроды, выходы ВИП-1 и ВИП-2 подключены к входам соответственно первого и второго преобразователей напряжения в цифру, выходы которых подключены к микропроцессору, выход которого является выходом устройства. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх