Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ Закономерности выделения и растворения металлов в комплексообразупщих средах лежат в основе таких промышленных процессов, как гальваностегия, гальванопластика, электрора-фикированив, электрохимическая обработка сплавов, а также играет важную роль в водных природных системах, которые является сложными. и многофакторными с аналитической точки зрения. Однако многие из этих закономерностей остаются еще однозначно невыясненными, например, влияние различных факторов на закономерности редокс-процессов, что особенно актуально для никеля шестьдесят процентов которого получают в пирометаллургии из аммиачных растворов. Актуальность виявлення закономерностей влияния последующих химических реакций на величину полезного сигнала в методе инверсионной вольтамперометрии определяется возможностями последнего как для определения следовых количеств, так и для идентификации и выявления форм их существования в водных экосистемах. При решении этих задач актуальными остаются вопросы механизма и кинетики процессов в система, формирующей полезный сигнал.
В большой мере сведения о полиядерных комплексах связаны с работами Л.А.Чугаева, Л.Г.Силлена, Г.К.Будинкова, К.А.Буркова и других отечественных и зарубежных ученых. Исследование электрохимического поведения никеля в аналитических целях проводилось ранее А.Г.Стромбергом, Х.З.Брайниной, Л.С.Надежиной с сотр. и др.
Однако следует отметить, что в настоящее время отсутствуют сведения об электрохимических свойствах полиядерных аммиачных комплексных соединений никеля, хотя результаты изучения кинетических закономерностей редокс-процессов в принципе открывают путь к разработке методик, предусматривающих минимальное воздействие на имеющиеся в растворе равновесия, а, также выявления форм существования металла. В свете сказанного вопросы, решаемые в настоящей работе, акту-
4 алыда.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Установление физико-химических закономерностей электровосстановления и электроокисления микроколичеств никеля на графитовых электродах, выбор оптимальных условий и разработка методик определения никеля в различных объектах. В связи с этим в работе сформулированы следуицие задачи:
-
Изучить условия электроконцентрирования на твердых электродах микроколичеств никеля, способного к дальнейпим электропревращениям в катодном и анодном процессах с регистрацией аналитического сигнала на вольтамперной кривой.
-
Исследовать влияние ионов фонового электролита на рассматриваемые стадии электровосстановления никеля, образования микроконцентрата никеля на электроде, его устойчивость, а также на стадии последущих электропревращений.
-
Изучить механизм и кинетику электровосстановления и электроокисления никеля в аммиачно-аммонийном буферном растворе.
-
Идентифицировать продукты рассматриваемых процессов электровосстановления и электроокисления никеля- сочетанием методов циклической инверсионной вольтамперометрии в тонком слое и спектрофо-тометрических измерений.
Б. Выявить закономерности влияния различных факторов на аналитический сигнал для обратимых, необратимых, квазиобратимых процессов в режиме тонкопленочных систем на стационарных ртутных и твердых электродах.
-
Разработать методики определения никеля на графитовых электродах методом инверсионной вольтамперометрии в различных объектах.
-
Провести метрологическое исследование измерения массовой концентрации никеля методом ИВ в реальном объекте и исследовать свойства результатов измерения.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ. Установлены закономерности электровосстановления и электроокисления никеля на графитовых электродах в аммонийно-амыиачном растворе. Предложен вероятный механизм восстановления и окисления никеля в амыиачно-аммонийном растворе, удовлетворяющий основным экспериментальным фактам. Установлены ки-. нетические параметры исследованных процессов. Впервые установлено, что аналитический сигнал никеля в выбранных условиях обусловлен ' электроиревращениями аммиачных полиядерных комплексов никеля.
При обобщении результатов теоретических исследований для обратимых, необратимых, квазиобратимых процессов в режиме тонкопленочных систем на стационарных ртутных и твердых электродах получен ряд новых закономерностей влияния различных факторов на аналитический сигнал.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Установленные физико-химические . закономерности процессов восстановления-окисления никеля на поверхности " стеклоуглеродного электрода обеспечивают выбор оптимальных условий для получения устойчивого полезного сигнала в обоих процессах, что является основой аналитического применения инверсионной вольтамперометрии при определении никеля.
Разработаны методики определения микроколичеств никеля в пить-' евой, природной, сточной и особо чистой воде. Дан вариант метрологического исследования точностных характеристик измерения массовой концентрации никеля методом инверсионной вольтамперометрии.
Методики оформлены в соответствии с ГОСТ 8.010-90, прошли экспертизу, Госстандарта РФ (УНИИЫ), внедрены в практику технологического контроля воды высокой чистоты НИИ "микроэлектроники" (г. Зеленоград), что подтверждается соответствующим актом, и используются в лаборатории аккредитованного центра химико-аналитических исследований государственного института проблем жилищно-коммунального
хозяйства в районах Севера, Сибири и Дальнего Востока при проведении мониторинговых исследований природных вод Обь-Томского междуречья.
результаты исследований процессов восстановления и окисления никеля на поверхности стеклоуглеродного электрода в аммиачно-аммоний-ном буферном растворе;
закономерности влияния компонентов фонового электролита(ИН^, С1~, (ЯГ) и концентрации Hi в интервале п( ЦТ*-ИГ4)ыоль/да' на тип равновесия комплексообразования и выбор последующего способа концентрирования никеля на поверхности стеклоуглеродного электрода (СУЭ);
вероятный механизм электровосстановления никеля на СУЭ в элект-роокисления полученного микроконцентрата, установленный с помощью комплекса электрохимических методов я оптических измерений',
идентификация продуктов восстановления-окисления никеля с помощью циклической инверсионной вольтамперометрш в тонком слое;
теоретические закономерности влияния различных факторов на аналитический сигнал для необратимых и квазиобратимых процессов в режиме тонкопленочных систем;
методики определения никеля в водных объектах при его содержании (0,05 - 1,0) мг/да*;
вариант метрологического исследования точностных характеристик измерения массовой концентрации элемента методом ИВ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Современные методы анализа металлов, сплавов, объектов окружающей среды - "Акализ-90" (г* Ижевск), 1990; Всесоюзной научно-практической конференции "Теория и практика электрохимических процессов й экологические аспекты их использования <г. Барнаул), 1990; региональной конференции "Аналитика Си-
..7
бири и Дальнего Востока", (г. Тоыск), 1993.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 6 работ в виде
статей, тезисов, докладов.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа изложена на 232 страницах машинописного текста, включает 32 рисунка, 15 таблиц, состоит из вве-. дения,5 глав,., выводов, списка литературы, включавшего 163 литературных источника отечественных и зарубежных авторов, приложения.
Во введении обоснована актуальность исследования закономерностей процессов электропревращений микроконцентратов никеля как основы для разработки методик шверсионно-вольтаьшерсмотрического анализа, сформулирована цель работы.
