Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Воронова, Ольга Борисовна

Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения
<
Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Воронова, Ольга Борисовна. Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.02.- Краснодар, 2000.- 107 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-2/310-4

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 6

1.1. Влияние органических веществ на результаты определения токсичных металлов (Zn, Cd, Pb, Си) 6

1.2. Пробоподготовка природных поверхностных вод 11

1.2.1. Высокотемпературное термическое разложение 12

1.2.2. Метод жидкофазного окисления 13

1.2.3. Электрохимические способы пробоподготовки вод 17

1.2.4. Фотохимический способ пробоподготовки вод 22

1.2.5. Другие методы окисления органических веществ 26

1.3. Способы определения суммарного содержания органических веществ в водах 28

1.4. Анализ литературного обзора и постановка задачи 33

2. Экспериментальная часть и обсуждение результатов 1 35

2.1. Используемые реактивы и оборудование 35

2.2. Исследование влияния органических веществ на инверсионно вольтамперометрические сигналы металлов 36

2.3. Химическое окисление органических веществ 57

2.4. Совмещенный способ разрушения (окисления) органических веществ 73

Выводы 84

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы. В эколого-аналнтячсском мониторинге природных вод к процессу контроля тяжелых металлов на уровне предельно допустимых концентраций предъявляются требования высокой чувствительности и экспрессное определения, для чего необходимо создание оптимальной схемы анализа, включающей нробоподготовку (оперативную и представительную) и непосредствеїпіое измерение. С этой точки зрения наиболее перспективными представляются инверсионные методы, сочетающие высокую чувствительность, хорошую воспроизводимость и высокую точность измерений с многоэлементностыо определения.

Вместе с тем, іліверсионно-вольтамперометрическому (ИВ) определению микроконцентраций токсичных металлов в водах мешают органические компоненты вследствие возможных процессов комішексообразования в анализируемом растворе и адсорбции на электроде. Это приводит к ухудшению метрологических параметров анализа. Поэтому существует проблема как определения минимально допустимого уровня содержания органических веществ в пробах, так и контроль степени их разрушения в процессе пробопод-готовки. Из-за возможности образования побочных продуктов или недостаточной глубины процесса окисления органических веществ, мешающих ИВ определению металлов, не все способы пробоподготовки вод могут быть использованы для этих целей.

Поэтому актуальным является создание комплексной схемы анализа вод, сочетающей глубокое окисление (разрушение) органических веществ с возможностью дальнейшего инверсиогаю-вольтамперометрического определения тяжелых металлов.

Целью настоящей работы являлось исследование влияния различных типов органических веществ на инверсионно-вольтамперометрическое определение тяжелых металлов и разработка способов его устранения.

В соответствии с этим в работе решались следующие задачи:

исследование влияния различных классов органических веществ на аналитические сигналы металлов в методе инверсионной волътамперометрии;

изучение процесса химического окисления и глубины разрушения органических веществ в водах;

разработка способа совмещенного УФ-фотолиза с одновременным использованием различных окислителей с последующим шшерсионно-вольтамперометрическим определением тяжелых металлов.

Настоящая работа выполнялась в рамках проекта "Разработка теоретических основ вольтамперометрических ноляризационных процессов на твердых электродах" (грант РФФИ № 00-03-32351) и при финансовой поддержке Американского фонда гражданских исследований и развития для независимых государств бывшего Советского Союза (REC-004). Научная новизна. Изучены основные механизмы, протекающие при вольтамперометрических определеїшях металлов при наличии в аиалите различных классов органических веществ;

Изучены механизм и закономерности химического окисления органических веществ методом жидкофазного окисления;

Предложена эффективная комплексная пробонодготовка вод для целей ИВ;

Предложена аналитическая схема ИВ определения тяжелых металлов в водах, включающая пробоподготовку совмещешюго УФ-фотолиза и химического окисления пероксодисульфат-ионом.

Практическая значимость.

1. Разработала комплексная схема анализа вод, сочетающая УФ-облучение с химическим окислением пероксодисульфат-ионом, которая применена для пробоподготовки природных и сточных вод с последующим ШІ-версиоішо-вольтамперометрическпм определением тяжелых металлов в лаборатории МУЛ "Водоканал".

  1. Разработана методика определения растворенного органического углерода в широком диапазоне концентраций.

  2. Выработаны основные методологические подходы к разработке методики косвеппого вольтамперометрического определения катионно-активных поверхностных веществ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждены на Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-94" (г. Краснодар, 1994); Международной конференции "Analyses for geology and environment 97" (Словакия); Ш Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-98" с международным участием (г. Краснодар, 1998); XVI Международном съезде по общей и прикладной химии (г. Санкт-Петербург, 1998); V Всероссийской конференции с участием стран СНГ "Электрохимические методы анализа (ЭМА-99)" (г. Москва, 1999); IV Всероссійской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-2000" с международным участием (г. Краснодар, 2000).

Публикации. По содержанию диссертационной работы опубликовано 11 работ, в том числе 5 статей и 6 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на страницах, вктючает 6 таблиц, 16 рисунков и состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части и обсуждения результатов, выводов, списка литературы из 187 наименований.

Высокотемпературное термическое разложение

Одним из первых окислителей, используемых для окисления органических веществ пробы воды, был перманганат калия. В работе [63] описано кислотное и щелочное окисление органических веществ с помощью КМпОф Принцип метода заключается в кипячении пробы с раствором перманганата калия в течение 10 мин. Перманганатньш метод в настоящее время используют в анализе природных вод. Несмотря на то, что КМп04 - недостаточно сильный окислитель и органические вещества разрушаются не полностью, перманганатный метод нашел применение при оценке загрязнений питьевых природных и сточных вод на присутствие в них легко окисляемых органических соединений. Указано [64], что при анализе природных вод окисление органических веществ протекает всего на 51,8%, но это не всегда верно. Наиболее слабое окисляющее действие КМп04 проявляет в кислом растворе, хотя фенолы окисляются более чем на 80%, многие вещества не окисляются вовсе: этанол, глицерин, ацетон, жирные кислоты, аминокислоты. При кипячении исследуемого раствора перманганат калия разлагается с образованием 02 и Мп02, последний из которых является катализатором и ускоряет процесс окисления, однако этого недостаточно для полного разрушения органических веществ в водах.

Бихроматный метод получил широкое распространение. Во многих странах он используется в качестве арбитражного метода определения ХПК в сточных водах [65,66]. Органические вещества окисляют бихроматом калия в серной кислоте. Окисление в таких условиях охватывает практически все органические соединения и ускоряется, если ввести катализатор Ag2S04 [67]. При не слишком больших концентрациях органических веществ успешно применяют комбинированный катализатор, состоящий из уменьшенного количества Ag2S04, АЬ О з, MgS04 [68]. Бихроматный метод окисления легко может быть автоматизирован [69]. Отечественный прибор АТЛ-10, описанный в [70], представляет собой полуавтоматический вариант бихроматного окисления. Проба воды смешивается с К2Сг207 и H2S04 в смесителе и кипятится, о полноте разрушения органических веществ судят по результатам определения продуктов окисления. В работе [71] исследуемую пробу воды окисляли бихроматом калия в присутствии катализатора - перманганата сереб-ра.

Недостатком метода является медленное и неполное окисление органических веществ при их малых концентрациях в водах.

В последнее время широко используются для глубокого окисления органических веществ соли пероксодисерной кислоты при повышенных температурах (в основном K2S20g). Это связано с высоким окислительно-восстановительным потенциалом пероксодисульфат-иона (Е = +2,01 В) [72]. Он проявляет свою высокую окислительную активность как в щелочной среде, так и в кислой. Эффективность окисления большинства органических веществ этим реагентом может быть сравнима с эффективностью термокатолитических методов [46]. В ряде работ [73,74] исследовалось окисление органических веществ пероксодисульфатом калия при повышенной температуре. Органические вещества, присутствующие в биологически очищенных сточных водах, окислялись персульфатом калия в стеклянном реакторе на кипящей водяной бане в течении 15-20 мин. Степень окисления составляет 92-95% [74]. Повышение температуры до 320 С позволило сократить время реакции и повысить глубину окисления. Однако при повышенной температуре наблюдалось самопроизвольное разрушение окислителя. Так, при нагревании 2 г K2S20g при t = 320 С за 10 мин разрушалось 60% окислителя, за следующие 10 мин происходило его полное разрушение. Для поддержания избытка окислителя добавляли в анализируемую пробу пероксодисульфат калия в виде суспензии каждые 2-3 мин, что позволило увеличить скорость реакции окисления. В работе [73] описаны методы окисления органических веществ в запаянных ампулах с помощью пероксодисульфата калия. Это позволило проводить окисление при повышенных температурах и достичь глубокого окисления органических веществ, особенно легколетучих. В тоже время высокие температуры (t = 200-300 С) и повышенное давление требуют использования сложного и дорогостоящего оборудования, что неоправданно усложняет и повышает стоимость анализа. Для увеличения скорости реакции окисления органических веществ пробы и снижения температуры реакции, используют различные катализаторы - сульфат серебра [75], нитрат серебра [76-78], металлическую платину [46,79]. В аналитическом анализаторе [80] окисление органических примесей воды до С02 осуществляется пероксо-дисульфатом калия в присутствии ионов серебра. Выделившийся диоксид углерода поглощается 5%-ным раствором гидроксида натрия (ПрО =10 мг/дм3). В работе [78] органические соединения окисляют смесью 10 см3 4 М H2S04 + 5 см3 10% AgN03 + 25 см3 K2S208 (нас)- С целью замены дорогостоящего катализатора (солей серебра), расходуемого в процессе анализа, была исследована возможность использования платины в качестве катализатора [79]. Результаты исследований были сопоставлены, и показана возможность работы с платиновым катализатором в присутствии высоких концентраций хлорид-ионов.

Фотохимический способ пробоподготовки вод

Таким образом, изменение температуры от 25 до 60 С не приводит к уменьшению поверхностной активности и не влияет на процесс адсорбции неонола на поверхности ртутно-стеклоуглеродного электрода, сформированного в режиме "in situ".

Адсорбция анионактивных и катионактивных ПАВ в ряде случаев зависит от рН раствора, причем эта зависимость противоположно направленная [155]. Представляло интерес рассмотреть влияние РН на процесс адсорбции неионогенного ПАВ - неонола. Диапазон рН ограничили областью от 1 до 5, так как при рН равном 1 на поверхности электрода выделяется большое количество водорода, которое затрудняет определение, а при рН больше 5 в растворе, содержащем фоновый электролит и неонол, наблюдается выпадение коллоидного осадка. Исследование изменения величины АН/Но для цинка и кадмия при концентрации неонола 0,23 мг/дм от рН показало, что относительное понижение сигнала не зависит от величины рН в диапазоне от 1 до 5.

На основании проведенных исследований можно заключить, что органи-ческие вещества при их концентрациях свыше 0,01 ADT/ДМ влияют на аналитические сигналы Zn, Cd, Pb, Си: уменьшаются максимальные анодные токи пиков, Н, мм а) зависимость аналитических сигналов цинка (1,3) и кадмия (2,4) от температуры раствора: 1,2 - модельный раствор, не содержащий органических веществ; 3,4 - модельный раствор с добавкой неонола 1,5 10"4 г/дм б) относительное понижение аналитических сигналов цинка (1,2,3) и кадмия (4,5,6) от концентрации неонола при различных температурах: 1,4 - при температуре 25 С; 2,5 - при температуре 45 С; 3,6 - при температуре 60 С

Влияние температуры раствора на процесс адсорбции неонола на поверхности СУ электрода сдвигаются потенциалы пиков, и, как следствие, градуировочные графики для элементов в присутствии органических веществ изменяют наклон и линейность. Нарушение линейности и пропорциональности градуировочных графиков может приводить к появлению систематической составляющей погрешности в вольт-амперометрическом определении, которую необходимо учитывать в количественных расчетах. При этом возможно также и увеличение случайной составляющей погрешности, что в целом ухудшает метрологические характеристики анализа. Для достоверного количественного определения Zn, Cd, Pb, Си в растворах требуется предварительное устранение мешающего влияния органических веществ. Для этой цели нами изучены различные способы их предварительного разрушения (окисления), при этом определяющим фактором является выбор окислителя, который должен способствовать глубокому разрушению органических веществ (до уровня меньше 0,01 мг/дм ), а его остаточные количества не должны влиять на ИВ определение металлов.

Как показали литературные исследования [72-74,80-86], максимальное окисление (разрушение) органических веществ в водах достигается с использованием солей пероксодисерной кислоты, применение которых требует оптимизации условий окисления (способа окисления, температуры, выбора исходного и промотирующего агентов, плотности тока, рН).

Для решения задачи глубокого окисления органических соединений в широком диапазоне концентраций нами реализован метод жидкофазного разложе 58 ния (окисления). Количественную оценку реакции окисления осуществляли методом кулонометрического титрования, который основан на поглощении диоксида углерода, выделившегося в процессе окисления органических веществ, щелочным поглотительным раствором при смещении рН

Затраченное при этом количество электричества прямо пропорционально количеству С02. При кулонометрическом определении диоксида углерода необходимо обеспечить количественное поглощение анализируемого газа поглотительным раствором. Для этой цели был использован раствор перхлората бария, который при взаимодействии с С02 образует осадок карбоната бария (ПРвасоз" 10" ), что позволяет значительно снизить парциальное равновесное давление С02 над поглотительным раствором и, соответственно, повысить полноту поглощения.

В связи с тем, что соли пероксодисерной кислоты являются термически неустойчивыми, необходимо использование значительного избытка реагента, к тому же в них содержатся органические загрязнения [148,156], что затрудняет возможность окисления низких кощешраций органических веществ.

Нами изучена возможность окисления органических веществ электрохимически синтезированными солями пероксодисерной кислоты. Механизм и кинетика анодного образования пероксодисульфат-иона при электролизе растворов серной кислоты и её солей были подробно рассмотрены в работах Фрумкина А.Н., Ракова А.А. и Яковлева А.А. [82-86]. Изучено влияние материала электрода (металлы платиновой группы) на выход пероксодисульфат-иона, и показано, что важнейшим электродным материалом является платина. На выход по току пероксодисульфат-иона существенное влияние оказывает температура раствора в зоне реакции и рН раствора [157].

По данным работ [158-160] оптимальными условиями получения пероксо-дисульфата аммония являются: пониженная температура в зоне электрохимической реакции (t = 0-10 С), объемная плотность анодного тока в пределах от 30 А/дм до 500 А/дм3, плотность тока 0,2-1,0 А/см2, концентрация сульфата аммония 1-3 моль/дм3 и использование различных промотирующих добавок.

С целью изучения глубины разрушения (окисления) органических веществ и электрохимического образования пероксодисульфат-иона, свободного от органических примесей, проведены исследования времени образования и устойчивости окислителя при повышенных температурах (90-100 С). Для этого был собран электролизёр, схема которого приведена на рис. 13.

Электролизёр представляет собой двухкамерную ячейку, изготовленную из тефлона, разделённую катионообменной мембранной МФ-4СК, S = 7 см . Объём анодной и катодной камеры составляет 200 см и 150 см , соответственно. Анодная камера предназначена для электрогенерации окислителя и разрушения органических веществ пробы до С02. В качестве анода использовали платиновую пластину площадью 2 см2, катод - платиновая пластина

Исследование влияния органических веществ на инверсионно вольтамперометрические сигналы металлов

Для ускорения процесса фоторазрушения обычно рекомендуется применять окислители и(или) фотокатализаторы [113]. В качестве окислителя нами была выбрана перекись водорода, наиболее часто используемая в УФ-пробоподготовке вод и способствующая быстрому и глубокому разрушению органических веществ.

Были проведены исследования влияния концентрации перекиси водорода на АСме в фоновом растворе. Установлено, что при концентрации Н2Ог 7 10" М она отрицательно сказывается на виде вольтамперной кривой, увеличивая остаточный ток из-за восстановления перекиси водорода на рабочем СУ электроде и подавляя пики металлов. Облучение проводили при той же концентрации Н2О2, предполагая, что в процессе облучения она разрушается и ее остаточная концентрация не будет мешать определению. Зависимость остаточных количеств ЭДТА и Н2О2 в растворе от времени облучения показала, что наиболее эффективно процесс фотоокисления протекает первые 20 мин (рис. 16 кривая 1, рис. 17 кривая 1). В интервале концентраций (1 10"3-110"2 М) Н202 время облучения, необходимое для восстановления АС металлов до первоначального уровня, составляет 60 мин. При уменьшении или увеличении концентрации Н202 время облучения увеличивается. В первом случае это связано с недостатком окислителя в облучаемом растворе; во втором - с необходимостью фоторазрушения избытка перекиси водорода, на что затрачивается дополнительное время. Фотолиз с участием Н2Ог идет по радикальному механизму [110]; в результате облучения в растворе образуется большое количество перекисных соединений, мешающих

Степень разрушения ЭДТА с Н202 (1), ПДС-ионом (2) после УФ-фотолиза определению металлов. Нагревание пробы приводит к их разрушению, но оно нецелесообразно ввиду частичного испарения пробы и, как следствие, ухудшение метрологических характеристик определения металлов.

Нами были проведены исследования по изучению возможности применения совмещенного УФ-фотолиза с одновременным использованием пероксоди-сульфат-иона в качестве окислителя с последующим ИВ определением тяжелых металлов.

Нами было показано, что в диапазоне от 110 до 5 10" М ПДС-ион не оказывает влияния на АСме. При увеличении концентрации ПДС-иона АС цинка, кадмия, свинца постепенно уменьшаются и при концентрации 5 10" М подавлены полностью. Пик меди при увеличении концентрации окислителя возрастает с одновременным смещением потенциала максимума пика в отрицательную область, что, по-видимому, свидетельствует об образовании электроактивного комплекса (рис. 18).

Таким образом, было установлено, что при концентрациях (1-5) 10" М пе-роксодисульфат-ион не оказьшает влияния на вольтамперные кривые металлов и теоретически его количества достаточно для разрушения больших концентраций органических веществ, что также было показано и методом жидкофазного окисления с электросинтезированным ПДС-ионом. При увеличении концентрации окислителя от 110"3 М до 510"3 М время облучения, необходимое для восстановления металлов, уменьшается от 45 до 15 мин (рис. 19а,б). Наибольшая эффективность протекания процесса окисления в первые 15 мин подтверждается и зависимостью остаточных количеств ЭДТА и ПДС-иона в растворе от времени облучения (рис. 16 кривая 2, рис. 17. кривая 2). Увеличение концентрации АС, мм

Эффективность совмещенного УФ-фотолиза от концентрации ПДС-иона пероксодисульфат-иона нецелесообразно в связи с тем, что время пробоподго товки существенно не изменяется, а величина "холостого" опыта может достигать существенной величины за счет загрязнения применяемого реактива.

Выбранные оптимальные условия фотохимического разрушения использованы при окислении различных классов органических веществ и достигнута высокая степень разрушения (табл. 6).

Определение остаточных количеств органических веществ проводили: фенол-спектрофотометрическим методом [177], нефтепродукты - метод ИК 82 спектрометрии [177] триптофан — флюориметрическим методом. За остаточным количеством ЦПХ, ТБАВг, DDSNa, неонола следили, применяя изученные вольтамперные зависимости АН/Но = /(-lgCcnaB). Для доказательства фотодеструкции фенола, неонола, ЦПХ снимали УФ-спектры поглощения модельных растворов в области 200-400 нмдои после совмещенного УФ-фотолиза. После УФ-облучения максимумы, характеризующие наличие органических веществ, исчезали, что является доказательством фото деструкции (рис. 20).

В результате проведенных исследований разработана схема анализа вод, включающая пробоподготовку с использованием УФ-фотолиза в присутствии пероксодисульфат-иона с последующим инверсионно-вольтамперометрическим определением Zn, Cd, Pb, Си.

Совмещенный способ разрушения (окисления) органических веществ

Литературные данные показывают, что присутствие в растворе незначительных количеств роданид-ионов [161-163], фтористых соединений (HF, Na2SiF6, H2SiF6, NFLtBFe, CF3COOH, NaF и др.) [164], хлорид-ионов, соединений содержащих CN" и =CS группы [165] приводит к увеличению выхода по току персульфат-ионов на 15-30%, при этом механизм процесса электросинтеза остается неизменным, а изменяется лишь соотношение скоростей образования ПДСА и кислорода.

В случае использования платинового электрода действие промоторов является в значительной мере косвенным. Они воздействуют преимущественно на процесс выделения кислорода, замедляя его в 4 раза, тогда как скорость синтеза ПДСА увеличивается лишь в 1,5 раза [162].

Использование широко известных промотирующих агентов, таких как: СГ, SCN", F", Br", CN", мочевина и др. не представлялось возможным вследствие образования мешающих газов (С12, С02, S02) и отравлении поверхности платинового анода. Нами в качестве промотора был выбран нитрат калия, действие которого можно представить следующим образом. Известно, что промотирую щий эффект могут оказывать как катионы, так и анионы, входящие в состав промотора [158,162,166-168]. Влияние катионов на процесс образования S208 иона связан, в основном, с увеличением перенапряжения выделения кислорода, которое на платине возрастает в следующем ряду [166-168]: NH/ Cs+ К+ Na+ Li+, поэтому влияние катиона вводимого промотора (К+) в исходный раствор сульфата аммония на процесс образования БгОв" будет отсутствовать.

Введение NH/ в качестве катиона промотирующего вещества в нашем случае нецелесообразно, ввиду того, что этот эффект обеспечивает катион аммония, входящий в состав исходного реагента для электросинтеза ПДС-иона.

Влияние иона NCV как промотирующего агента объясняется изменением электрокаталитических свойств платины. Нитрат-ион, разряжаясь на аноде, модифицирует поверхность платины, тем самым, снижая прочность связи адсорбированных сульфат-ионов с поверхностью платины, что вызывает повышение скорости синтеза пероксодисульфат-иона.

С целью увеличения выхода по току ПДСА и времени образования его при повышенной температуре нами изучалось влияние нитрата калия, в качестве промотирующего агента, в концентрациях от 0,001 до 1,0 М при плотностях тока от 0,2 до 0,5 А/см2. Концентрация KN03 на уровне 0,001 М не оказывает влияния на время и количество образующегося пероксодисульфата аммония (рис. 14а). Использование раствора с концентрацией KN03 выше 1,0 М нецелесообразно, так как не приводит к увеличению времени сохранения окислителя и увеличивает величину "холостого" опыта (рис. 146, кривая 5).

Образование пероксодисульфат-иона от времени электролиза при введении добавок нитрата калия (3,8 М (NH4)2S04 + 0,1 М H2S04; t = 95 С Увеличение плотности тока выше 0,2 А/см2, хотя и увеличивает количество образующегося окислителя, но при этом не оказывает значительного влияния на его время сохранения при температуре глубокого окисления органических веществ (t = 95 С).

В результате добавки нитрата калия в качестве промотора удалось в несколько раз увеличить концентрацию образующегося иона S2Og" и в 2 раза увеличить время сохранения окислителя при 95 С.

В результате электрохимического синтеза пероксодисулъфат-иона из 3,4-3,8 М раствора (NH SC с добавкой 0,01-1,0 М раствора KN03 удалось получить и сохранить окислитель, свободный от органических примесей, при температуре глубокого окисления органических веществ (t = 95 С) в течение 20 часов электролиза.

Параллельно с реакцией электрохимического синтеза ПДСА протекает его гидролиз и реакция образования озона, находящегося при температуре 95 С в газовой фазе, что вносит вклад в окисление легколетучих органических соединений.

Исходя из проведенных исследований, установлены оптимальные условия получения суммы окислителей, свободных от органических примесей и устойчивых при температуре окисления органического углерода (t = 90-95 С) в течение 20 ч электролиза: 3,4-3,8 M(NH4)2 S04 + 0,01 - 1,0 М KN03 ia= 0,2-0,5 А/см3. На основании проведенных исследований по электрохимическому синтезу окислителей разработана схема окисления и определения органических веществ (рис. 15).

В анодной камере электролизера, разогретой термостатом до 95 С, осуществляется синтез ПДСА с одновременной его очисткой от возможных органи-ческих примесей. Затем анализируемая проба вносится в анодную камеру электролизера, где происходит окисление органических веществ до диоксида углерода. Образующийся диоксид углерода вьшосится потоком газа-носителя из анодной камеры электролизера и, проходя через обратный холодильник, попадает в промывную склянку, заполненную насыщенным раствором сульфата серебра в 10% H2S04 (поглощение хлора и хлористого водорода), затем в поглотительной трубке, заполненной ангидроном, происходит удаление воды. После осушки газ поступает в трубку, заполненную серебряно-марганцевым катализатором для разложения озона. Завершается поглотительная система промывной склянкой, заполненной гипофосфит-иодидным раствором для очистки от примесей хлора, хлороводорода, окислов азота и серы. Таким образом, осуществляется очистка анализируемого диоксида углерода от мешающих примесей. Затем диоксид углерода вьшосится в кулонометрический титратор. Для определения С02 применяется метод кулонометрического титрования с автоматической поддержкой рН. В качестве поглотительного раствора использовали 0,05 М Ва(СЮ4)2 с добавкой 2% об. изопропанола, для увеличения эффективности поглощения С02. Чувствительность кулонометрического титрования зависит от рН поглотительного раствора. Установлены оптимальные условия поглощения С02 в

Похожие диссертации на Пробоподготовка в инверсионной вольтамперометрии металлов: влияние органических веществ и способы его устранения