Потенциометрические ПД-сенсоры на основе перфторированных мембран с наночастицами ZrO2 для определения катионов и анионов в водных растворах

• Автор: Янкина, Кристина Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Перфторированные сульфокатионообменные мембраны: взаимосвязь 12 структуры и свойств

1.2 Потенциометрические мультисенсорные системы

1.3. Сенсоры, аналитическим сигналом которых является потенциал Доннана 20 (ПД-сенсоры)

1.3.1. Принципы организации ПД-сенсоров

1.3.2. Перекрестная чувствительность ПД-сенсоров в полиионных 24 растворах

1.4. Методы определения лекарственных веществ в водных растворах 25 ВЫВОДЫ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ 29 ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования

2.1 Физико-химические свойства новокаина, лидокаина и их водных 31 растворов
2.2 Физико-химические свойства щелочных растворов, содержащих ионы 35 СНзСОСОО', НБ К+ и МН4+
2.3 Физико-химические характеристики исходных и модифицированных 37 образцов перфторированных сульфокатионообменных мембран
2.4 Физико-химические характеристики оксида циркония (IV)
2.5 Подготовка ионообменных мембран и растворов к работе
2.6 Электрохимические ячейки для градуировки ПД-сенсоров 41 в индивидуальных растворах электролитов
2.7 Электрохимические ячейки для градуировки ПД-сенсоров и определения 43 компонентов в многокомпонентных растворах электролитов
2.8 Аппаратура и автоматизация потенциометрических измерений
2.9 Методики оценки метрологических характеристик ПД-сенсоров
2.10 Планирование эксперимента. Алгоритмы анализа многомерных данных

ГЛАВА 3. Перекрестная чувствительность пд-сенсоров на основе модифицированных Zr02 перфторированных мембран к катионам новокаина, лидокаина, калия и гидроксония в водных растворах
3.1 Чувствительность ПД-сенсоров на основе модифицированных Zr02 мембран МФ-4СК, ИаЕоп к ионам МоуГҐ, ЬісіГҐ и Н30+ в индивидуальных растворах КГоуНСІ, ЬібНСІ
3.2 Чувствительность ПД-сенсоров на основе модифицированных наночастицами Zr02 мембран МФ-4СК, Иайоп к ионам ГіоуН+, ЬібЬҐ и Н30+ в растворах Г4оуНС1+1лс1НС
3.3 Чувствительность ПД-сенсоров на основе модифицированных наночастицами Zr02 мембран МФ-4СК, ИаНоп к ионам 14оуТГ (ІлсІТҐ), К+ и Н30+ в растворах ЫоуНС1+КС1 и ШНС1+КС
ГЛАВА 4. Перекрестная чувствительность ПД-сенсоров на основе
модифицированных Zr02 мембран МФ-4СК, Иайоп к катионам (К+, №ї4+) и
анионам (СН3СОСОО‘, Ш'и ОН') в щелочных растворах
ГЛАВА 5. Мультисен сорные системы с перекрестно чувствительными ПД-
сенсорами на основе допированных мембран для количественного
определения органических и неорганических катионов и анионов в водных
растворах
5.1 Мультисенсорная система для определения катионов 1ЧоуН+ и ЬібН+ в растворах 14оуНС1+1лс1НС
5.2 Мультисенсорные системы для определения катионов НоуНҐ’ (ЬісІГҐ) и К+ в растворах ИоуНСІ+КСІ (ШНС1+КС1)
5.3 Мультисенсорные системы для совместного определения катионов (ЫН4+, К+) и анионов (СН3СОСОО', Н8') в щелочных растворах ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР
Латинские символы С - молярная концентрация раствора, М Сщт - предел обнаружения, М Сопр.-предел определения, М Б - постоянная Фарадея, 96485 Кл/моль У - отклик сенсора, мВ М - молярная масса вещества, г/моль pH — показатель кислотности среды
рК - отрицательный десятичный логарифм константы ионизации Л - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж-моль'1-К’1 Б - средний наклон электродной функции К - фактор воспроизводимости Б - фактор неселективности
Р-коэффициент диффузионной проницаемости, см2/с
Б— угловой коэффициент градуировки сенсора в индивидуальном растворе 1-того компонента (мВ/рС)
б'*10" - стандартное отклонение фонового сигнала, мВ вг— относительное стандартное отклонение
э2 - дисперсия углового коэффициента градуировки сенсора в индивидуальном
растворе 1-того компонента (мВ/рС)
э2- дисперсия среднего наклона (мВ/рС)
52ВОсп - дисперсия воспроизводимости, мВ
э'ад - дисперсия адекватности, мВ
Рэксп -критерий Фишера
Т - абсолютная температура, К
ъ - заряд иона
п - объем выборочной совокупности к - количество определяемых ионов в растворе

2.2 Физико-химические свойства щелочных растворов, содержащих ионы СНзСОСОО’, НБ К+ и 1ЧН4+
Выбор в качестве объектов исследования водных растворов, содержащих одновременно ионы К+, МЗД СН3СОСОО', НБ', ОН', обусловлен постоянно растущими объемами отходов при производстве и использовании углеводородного сырья, содержащих одновременно органические и серосодержащие ионы, образующиеся в результате щелочной очистки нефти [138, 149]. Кроме того, пировиноградная кислота и сульфиды широко используются в медицине (для детоксикации при отравлении тяжелыми металлами, при радиационном заражении, в качестве индикаторов онкологических заболеваний) и в пищевой промышленности (антиоксиданты и ароматизаторы мясных продуктов) [150].
В качестве исходных реагентов для получения растворов, содержащих ионы К+, №ЗД СН3СОСОО', НБ', ОН', использовали аминокислоту цистеин4 (а-амино-/?-тиопропионовая кислота; 2-амино-З-сульфанилпропановая кислота [141, 151]) и гидроксид калия. Концентрацию исходных реагентов варьировали от 1,0 • 10'4 до 1,0-10'2 М. Значения pH исследуемых растворов составляли от 8,22±0,05 до 10,50±0,05.
Согласно литературным данным [152] цистеин в щелочной среде полностью разлагается в соответствие с уравнением реакции (2.17):
НБ-СН2 -СН(М32)-СООН + КОН-> (2.17)
СН3СОСОСГ +НБ" + N13^ +К+ +ОН-
Поэтому с учетом уравнений электронейтральности и материального баланса концентрации ионов в исследуемых растворах определяются выражениями (2.18)-(2.22).
4 Диаграмма распределения ионных форм цистеина в зависимости от pH представлена на рисунке 3 Приложения.