Определение цинка, кадмия, свинца и меди в водных средах методом инверсионной кулонометрии

• Автор: Шеремет, Анастасия Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление

Положения, выносимые на защиту

Введение

1.Обзор литературы

1.1. Токсичность, источники поступления и формы нахождения 7 тяжелых металлов в окружающей среде

1.2. Инверсионная вольтамперометрия

1.2.1. Принцип метода

1.2.1. Электроды, используемые в ИВА

1.2.2. Образование интерметаллических соединений и их влияние на

аналитический сигнал в ИВА

1.2.3. Способы устранения мешающего влияния ИМС
1.2.4. Пробоотбор и пробоподготовка природных вод при определении 23 тяжелых металлов методом ИВА
1.2.5. Методы определения тяжелых металлов в воде
1.2.6. ИВА определение меди, свинца, кадмия и цинка
1.3. Кулонометр ия
1.3.1. Кулонометрический анализ
1.3.2. Прямая кулонометрия
1.4. Электрохимические методы, не требующие градуировки
1.4.1. Проточная кулонометрия
1.4.2. Инверсионная хронопотенциометрия, не требующая градуировки
1.4.3. Динамическая кулонометрия
1.4.4. Инверсионная кулонометрия
2. Методика эксперимента
2.1. Растворы и реактивы
2.1.1. Приготовление растворов
2.2. Приборы и оборудование для проведения эксперимента
2.2.1. Приборы

2.2.2. Ячейки для проведения анализа
2.2.3. Изготовление электродов сравнения для ячеек малого объема
2.2.4. Подготовка поверхности рабочего электрода
2.2.5. Обработка экспериментальных данных
3. Результаты эксперимента и их обсуждение
3.1. Изучение возможности применения формулы Мейтса для 56 нахождения полного количества электричества (3«, из результатов ИВА-измерений
3.2. Выбор оптимальных условий инверсионно кулоном’етрических 67 измерений с интегрированием количества электричества по Мейтсу.
3.2.1. Изучение влияния объема раствора на скорость изменения 68 концентрации аналита при проведении электролиза.
3.2.2. Влияние гидродинамического режима и площади рабочего 72 электрода на скорость изменения концентрации аналитов в растворе
при электролизе.
3.2.3. Влияние концентрации ртути в фоновом электролите на 78 величину тока растворения аналита.
3.2.4. Выбор оптимальных величин времени предэлектролиза
3.2.5. Влияние образования интерметаллических соединений на 80 аналитический сигнал в инверсионной кулонометрии.
3.3. Переменно-токовый вариант инверсионной кулонометрии
3.4. Расчет пределов обнаружения метода на примере кадмия
3.5. Экспериментальная проверка метода на модельных растворах
3.6. Применение инверсионной кулонометрии с интегрированием 97 количества электричества по Мейтсу для анализа водных сред
3.6.1. Выбор режима минерализации пробы
3.6.2. Выбор состава фонового электролита для определения цинка, 99 кадмия, свинца и меди методом ИКМ
Выводы
Список литературы

Положения, выносимые на защиту:
• Общие схемы инверсионно кулонометрического анализа с расчетом полного количества электричества по формуле Мейтса в постоянно- и переменно-токовом вариантах
• Экспериментальные результаты, позволяющие оценить аналитические возможности метода инверсионной кулонометрии на примерах определения меди (II), кадмия (II), свинца (II) и цинка (II) в водных средах при их совместном присутствии.
Научная новизна:
• Экспериментально обоснована методология инверсионной кулонометрии с расчетом полного количества электричества по формуле Мейтса на примере методик определения меди (II), кадмия (II), свинца (II) и цинка (II).
• Предложен способ устранения мешающего влияния образования интерметаллических соединений меди с цинком- при инверсионно вольтамперометрическом и инверсионно кулонометрическом определении последних, основанный на электролитическом выделении меди.
Практическая значимость работы
• Получены экспериментальные данные, подтверждающие возможность реализации инверсионной кулонометрии - электрохимического метода, не требующего построения градуировочных графиков или применения метода добавок.
• Предложены инверсионно кулонометрические методики определения меди (II), кадмия (II), свинца (II) и цинка (II) в природных водах методом, реализуемые практически на любых серийно выпускаемых приборах для вольтамперометрического анализа.

измерением площади, ограниченной этой кривой и осями координат. Также <3 можно измерить с помощью химического, электрохимического, электронного кулонометра [130].
Теоретически окончание электролиза (С=0 , 1=0) может быть
достигнуто только через бесконечное время. В этом случае количество электричества можно рассчитать по формуле:

во = к1‘

С помощью выражения (4) можно оценить также степень завершенности электролиза. Для этого преобразуем его в соотношение:
1ё['//0] = У£7С0] = -А/ (5)
При степени завершенности электролиза 99% отношение С/Со=10~2 , 1=4,60бк для 99,9%-ной завершенности 1=6.909 к . Если эффективность . перемешивания высокая, то для завершения электролиза на 99,9% требуется порядка 12 минут. Такой расчет применяется для грубых оценок, потому что фактически зависимость между током и временем не следует в точности уравнению первого порядка ввиду наличия фоновых токов, эффектов заряжения и непостоянства условий переноса вещества к электроду. Для повышения скорости электролиза следует подбирать такие условия, при которых площадь электрода А имеет максимально возможные размеры, а раствор хорошо перемешивается. Скорость электролиза не зависит от начальной концентрации и электролиз разбавленных растворов до степени завершенности 99,9% при одних и тех же значениях А, V, к потребует таких же затрат времени, что и электролиз более концентрированных растворов [135].
В общем случае точность кулонометрических определений при контролируемом потенциале определяется точностью измерения количества электричества, необходимого для полного окисления или восстановления