RU2382356C1 - Method for switching chronoamperometry - Google Patents

Method for switching chronoamperometry Download PDF

Info

Publication number
RU2382356C1
RU2382356C1 RU2008145948/28A RU2008145948A RU2382356C1 RU 2382356 C1 RU2382356 C1 RU 2382356C1 RU 2008145948/28 A RU2008145948/28 A RU 2008145948/28A RU 2008145948 A RU2008145948 A RU 2008145948A RU 2382356 C1 RU2382356 C1 RU 2382356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
concentration
electrochemical
switching
determined
Prior art date
Application number
RU2008145948/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Вадимович Мошкин (RU)
Владимир Вадимович Мошкин
Лариса Анатольевна Хустенко (RU)
Лариса Анатольевна Хустенко
Original Assignee
Владимир Вадимович Мошкин
Лариса Анатольевна Хустенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Вадимович Мошкин, Лариса Анатольевна Хустенко filed Critical Владимир Вадимович Мошкин
Priority to RU2008145948/28A priority Critical patent/RU2382356C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382356C1 publication Critical patent/RU2382356C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to electrochemical methods of determining concentration of elements in aqueous solutions and can be used in industry in analysing solutions, in monitoring environmental objects, food products and other objects, especially in continuous and automatic measurements, as well as for amperometric detection in liquid chromatography. According to the invention, the method involves measuring electrochemical reaction current at constant potential of the working electrode. The current loop of the electrochemical cell is periodically switched, and amplitude of the first harmonic of the resultant pulsed current which is proportional to concentration of the determined element is measured.
EFFECT: invention provides high sensitivity to concentration of the determined element with high efficiency at the same time.
3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электрохимическим способам определения концентрации элементов в водных растворах, может быть использовано в промышленности при анализе растворов, в контроле объектов окружающей среды, пищевых продуктов и других объектов, особенно в непрерывных и автоматических измерениях, а также для амперометрического детектирования в жидкостной хроматографии.The invention relates to electrochemical methods for determining the concentration of elements in aqueous solutions, can be used in industry in the analysis of solutions, in the control of environmental objects, food products and other objects, especially in continuous and automatic measurements, as well as for amperometric detection in liquid chromatography.

В хроноамперометрии существует большое разнообразие способов как стимуляции, так и измерения полезного сигнала, направленных, в первую очередь, на уменьшение влияния тока заряжения двойного слоя.In chronoamperometry, there is a wide variety of methods for both stimulation and measurement of the useful signal, aimed primarily at reducing the influence of the charging current of the double layer.

Известен способ амперометрического детектирования (Патент США № 6413398, МПК G01N 027/26, опубл. 2 июля 2002 г.). Способ заключается в приложении последовательности импульсов напряжения к рабочему электроду и регистрации возникающего при этом тока. Благодаря наличию импульсов напряжения для предварительной подготовки рабочего электрода способ обладает высокой чувствительностью, но возникающий в результате наложения импульсов емкостный ток не позволяет достичь желаемой чувствительности. Кроме того, необходимость экспозиции рабочего электрода под потенциалами подготовки снижает производительность анализа.A known method of amperometric detection (US Patent No. 6413398, IPC G01N 027/26, publ. July 2, 2002). The method consists in applying a sequence of voltage pulses to the working electrode and registering the current arising from this. Due to the presence of voltage pulses for preliminary preparation of the working electrode, the method has high sensitivity, but the capacitive current resulting from the application of pulses does not allow to achieve the desired sensitivity. In addition, the need for exposure of the working electrode under the preparation potentials reduces the analysis performance.

Известен способ квадратно-волновой вольтамперометрии (Будников Г.К. Основы современного электрохимического анализа / Г.К.Будников, В.Н.Майстренко, М.Р.Вяселев. - М.: Мир: Бином ЛЗ, 2003, С.359-371), заключающийся в том, что на постоянное или медленно меняющееся поляризующее напряжение накладывается переменное импульсное напряжение с малой амплитудой. Возникающий импульсный ток измеряется в конце каждого полупериода, когда емкостный ток минимален. Такой способ селекции недостаточно эффективен, так как необходимость задержки измерения приводит к уменьшению полезного сигнала, в то время как влияние емкостного тока остается существенным.A known method of square-wave voltammetry (Budnikov G.K. Fundamentals of modern electrochemical analysis / G.K. Budnikov, V.N. Maistrenko, M.R. Vyaselyov. - M.: World: Binom LZ, 2003, S.359- 371), which consists in the fact that an alternating impulse voltage with a small amplitude is superimposed on a constant or slowly changing polarizing voltage. The emerging pulsed current is measured at the end of each half-cycle when the capacitive current is minimal. This selection method is not effective enough, since the need for a measurement delay leads to a decrease in the useful signal, while the influence of the capacitive current remains significant.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ двухступенчатой хроноамперометрии, заключающийся в регистрации тока сначала при скачке потенциала от E1 до E2, а затем при обратном скачке от E2 до E1 (Электроаналитические методы. Теория и практика /Под ред. Ф.Шольца; - М.: БИНОМ ЛЗ, 2006, С.144-145). Полученные зависимости ток-время интегрируют и взаимно вычитают. Интегрирование позволяет уменьшить шумы, а вычитание приводит к подавлению емкостной составляющей остаточного тока. Способ эффективен для случая применения микро- и ультрамикроэлектродов, так как значение емкостного тока для таких электродов незначительно по сравнению с емкостными токами макроэлектродов. Однако, в общем случае, в способе двухступенчатой хроноамперометрии полного устранения емкостного тока нельзя достичь, так как значение емкости зависит от потенциала и может существенно различаться при потенциалах E1 и E2. Принципиальное наличие емкостного тока как помехи - следствие изменения потенциала рабочего электрода.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a two-stage chronoamperometry method, which consists in registering the current first at a potential jump from E 1 to E 2 , and then at a reverse jump from E 2 to E 1 (Electroanalytical methods. Theory and practice / Under Edited by F. Scholz; - M .: BINOM LZ, 2006, S.144-145). The resulting current-time dependencies are integrated and mutually subtracted. Integration reduces noise, and subtraction leads to the suppression of the capacitive component of the residual current. The method is effective for the case of using micro- and ultramicroelectrodes, since the value of the capacitive current for such electrodes is insignificant in comparison with the capacitive currents of macroelectrodes. However, in the general case, in the method of two-stage chronoamperometry, the complete elimination of the capacitive current cannot be achieved, since the value of the capacitance depends on the potential and can significantly differ at potentials E 1 and E 2 . The fundamental presence of capacitive current as interference is a consequence of a change in the potential of the working electrode.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание хроноамперометрического способа анализа, сочетающего высокую чувствительность к концентрации определяемого элемента и производительность.The main task to be solved by the claimed invention is directed is the creation of a chrono-amperometric method of analysis combining high sensitivity to the concentration of the element being determined and productivity.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе коммутационной хроноамперометрии, также как и в прототипе, измеряют ток электрохимической реакции. Согласно изобретению потенциал рабочего электрода, при котором протекает электрохимическая реакция, поддерживают постоянным, контур тока электрохимической ячейки периодически коммутируют и измеряют амплитуду первой гармоники возникающего импульсного тока, которая пропорциональна концентрации определяемого элемента.The problem is solved due to the fact that in the method of switching chronoamperometry, as well as in the prototype, the current of the electrochemical reaction is measured. According to the invention, the potential of the working electrode, at which the electrochemical reaction proceeds, is kept constant, the current loop of the electrochemical cell is periodically switched and the amplitude of the first harmonic of the emerging pulse current is measured, which is proportional to the concentration of the element being determined.

Для того чтобы определить возможности предлагаемого способа, проанализируем процессы, происходящие в электрохимической ячейке в результате простой окислительно-восстановительной реакции некоторого обратимого элемента с концентрацией Сох. Чтобы упростить анализ и избежать громоздких выкладок, сделаем следующие допущения:In order to determine the capabilities of the proposed method, we analyze the processes occurring in the electrochemical cell as a result of a simple redox reaction of some reversible element with a concentration of Cox. To simplify the analysis and avoid cumbersome calculations, we make the following assumptions:

- измерение производят в условиях интенсивной принудительной конвекции;- the measurement is carried out in conditions of intense forced convection;

- потенциал рабочего электрода является потенциалом предельного тока определяемого элемента;- the potential of the working electrode is the potential of the limiting current of the element being determined;

- электрохимическая реакция определяемого элемента обратима;- the electrochemical reaction of the element being determined is reversible;

- остаточный ток есть результат параллельной независимой необратимой реакции;- the residual current is the result of a parallel independent irreversible reaction;

- фарадеевские процессы независимы от процесса заряда емкости двойного слоя.- Faraday processes are independent of the process of charging the capacity of a double layer.

Принятые допущения выполняются в большинстве практических случаев и не искажают сущности реальных процессов. Составим модель ячейки на основе эквивалентной схемы Рэндлса (фиг.1) (Электроаналитические методы. Теория и практика /Под ред. Ф.Шольца. - М.: БИНОМ ЛЗ, 2006, С.158). На схеме фиг.1 обозначены: 1 - суммарное омическое сопротивление электрохимической ячейки Rom, 2 - сопротивление переноса заряда через поверхность раздела электрод - раствор Rs, 3 - диффузионный импеданс Варбурга W, 4 - емкость двойного слоя Cd.The assumptions made are satisfied in most practical cases and do not distort the essence of real processes. Let us draw up a cell model based on the equivalent Randles scheme (Fig. 1) (Electroanalytical methods. Theory and practice / Edited by F. Scholz. - M.: BINOM LZ, 2006, P.158). In the diagram of figure 1 are indicated: 1 - total ohmic resistance of the electrochemical cell Rom, 2 - charge transfer resistance through the electrode – solution interface Rs, 3 — Warburg diffusion impedance W, 4 — double layer capacitance Cd.

Чтобы снизить порядок модели, заменим диффузионный импеданс Варбурга W на импеданс, состоящий из параллельно соединенных емкости Cw и сопротивления Rw. Ввиду небольшой толщины диффузионного слоя и его постоянства такая замена не вызывает существенной погрешности. Не учитывая емкость двойного слоя, а также считая суммарное омическое сопротивление электрохимической ячейки пренебрежимо малым, получим эквивалентную схему фарадеевского процесса в условиях принудительной конвекции (фиг.2).To reduce the order of the model, we replace the Warburg diffusion impedance W with an impedance consisting of a capacitor Cw and a resistance Rw connected in parallel. Due to the small thickness of the diffusion layer and its constancy, such a replacement does not cause a significant error. Not taking into account the capacity of the double layer, as well as considering the total ohmic resistance of the electrochemical cell to be negligible, we get the equivalent circuit of the Faraday process in conditions of forced convection (figure 2).

На схеме фиг.2 обозначены: 5 - источник постоянного напряжения Е, 6 - активное диффузионное сопротивление Rw, 7 - емкостное диффузионное сопротивление Cw, 8 - коммутатор К. Параметры эквивалентной схемы определим исходя из допущения о линейной зависимости их от концентрации реагента:In the diagram of figure 2 are indicated: 5 - source of constant voltage E, 6 - active diffusion resistance Rw, 7 - capacitive diffusion resistance Cw, 8 - switch K. The parameters of the equivalent circuit are determined based on the assumption that they are linearly dependent on the concentration of the reagent:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

гдеWhere

Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,

в свою очередь,in its turn,

n - число электронов, участвующих в реакции;n is the number of electrons involved in the reaction;

F - число Фарадея, Кл/моль;F is the Faraday number, C / mol;

A - площадь рабочего электрода, м2;A is the area of the working electrode, m 2 ;

D - коэффициент молекулярной диффузии, м2/сек;D is the molecular diffusion coefficient, m 2 / s;

R - универсальная газовая постоянная, Дж/(К·моль);R is the universal gas constant, J / (K · mol);

T - абсолютная температура, К;T is the absolute temperature, K;

δ - толщина диффузионного слоя, м;δ is the thickness of the diffusion layer, m;

Ks - константа скорости электрохимической реакции, м/сек.Ks is the rate constant of the electrochemical reaction, m / s.

После начала периодической коммутации коммутатором 8 (фиг.2) с периодом Θ (время замкнутого состояния равно времени разомкнутого) в течение первых 5-10 периодов происходит установление колебаний тока. Методом p-преобразования, предназначенным для анализа импульсных систем с конечным временем замыкания (Э.Джури. Импульсные системы автоматического регулирования. М.: Физматгиз, 1963 г., с.318-330), рассчитаем зависимость фарадеевского тока IF от времени при замкнутом ключе:After the beginning of the periodic switching by the switch 8 (Fig. 2) with a period Θ (the time of the closed state is equal to the time open) during the first 5-10 periods, the current oscillations are established. Using the p-conversion method designed to analyze pulsed systems with a finite closing time (E. Dzhuri. Pulse automatic control systems. M .: Fizmatgiz, 1963, p. 318-330), we calculate the dependence of the Faraday current I F on time when closed vein:

Figure 00000007
Figure 00000007

Из уравнения (2) очевидно, что любое интегральное значение тока IF(t) линейно зависит от концентрации определяемого элемента Сох. С целью максимального подавления несинхронной с периодом коммутации помехи, вызванной, например, сетевыми наводками, флуктуацией потока жидкости в приэлектродном пространстве, электрохимическими шумами, целесообразно использовать селективное интегральное преобразование Фурье. Применим преобразование Фурье для выражения (2), получим зависимость первой гармоники колебания фарадеевского тока от концентрации Сох:From equation (2) it is obvious that any integral value of the current I F (t) linearly depends on the concentration of the determined element Cox. In order to maximize the suppression of interference that is not synchronous with the switching period, caused, for example, by network interference, fluctuations in the fluid flow in the electrode space, and electrochemical noise, it is advisable to use the selective integral Fourier transform. We apply the Fourier transform for expression (2), we obtain the dependence of the first harmonic of the Faraday current oscillation on the concentration Cox:

Figure 00000008
Figure 00000008

гдеWhere

Figure 00000009
,
Figure 00000009
,

Figure 00000010
,
Figure 00000010
,

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

Figure 00000012
,
Figure 00000012
,

Figure 00000013
.
Figure 00000013
.

Зависимость аналогичного вида может быть получена и для амплитуды первой гармоники тока заряжения двойного слоя Sd(Cox), если в схеме фиг.2 заменить Cw на Cd и Rs на Rom. В соответствии с предположением о независимости процессов заряжения емкости двойного слоя и фарадеевского, получим, что суммарный сигнал пропорционален определяемой концентрации:A similar dependence can also be obtained for the amplitude of the first harmonic of the double layer charging current S d (Cox), if in the circuit of Fig. 2 we replace Cw with Cd and Rs with Rom. In accordance with the assumption that the processes of charging the capacitance of the double layer and the Faraday one are independent, we find that the total signal is proportional to the determined concentration:

Figure 00000014
Figure 00000014

Таким образом, коммутационный ток ячейки обладает новым свойством: пропорциональная зависимость не только установившегося значения тока, но и токов заряжения емкостей, включая емкость двойного слоя, от концентрации определяемого элемента. Возможность использовать в качестве аналитического сигнала не только фарадеевский ток, но и ток заряжения приводит к повышению чувствительности определения по сравнению с прототипом в 10-100 раз.Thus, the switching current of the cell has a new property: the proportional dependence of not only the steady-state current value, but also the charging currents of capacities, including the capacity of the double layer, on the concentration of the element being determined. The ability to use as an analytical signal not only the Faraday current, but also the charging current leads to an increase in the detection sensitivity compared to the prototype 10-100 times.

Другое новое свойство коммутационного способа - более интенсивное, по сравнению с прототипом, подавление сигнала параллельной фоновой реакции, обычно менее обратимой, чем реакция определяемого элемента. Снижение уровня остаточного тока приводит к уменьшению предела обнаружения определяемой примеси по сравнению с прототипом в некоторых случаях в 10 раз.Another new property of the switching method is more intense, in comparison with the prototype, the suppression of the signal of the parallel background reaction, usually less reversible than the reaction of the element being determined. A decrease in the level of residual current leads to a decrease in the detection limit of the detected impurity compared with the prototype in some cases by 10 times.

Расчет зависимости значения сигнала SF от периода коммутации Θ по формуле (3) показывает, что эта зависимость незначительна в диапазоне значений периода коммутации от 100 мксек до 1 сек, поэтому период коммутации Θ может быть выбран исходя из быстродействия применяемого оборудования, оптимально 1-10 мсек. Результат измерения, пропорциональный концентрации определяемого элемента, получают по истечении одного периода коммутации, что обусловливает высокую производительность способа.The calculation of the dependence of the signal value S F on the switching period Θ according to formula (3) shows that this dependence is insignificant in the range of values of the switching period from 100 μs to 1 second, therefore, the switching period Θ can be selected based on the speed of the equipment used, optimally 1-10 ms The measurement result, proportional to the concentration of the determined element, is obtained after one switching period, which leads to high productivity of the method.

На фиг.1 представлена эквивалентная схема электрохимической реакции Рэндлса.Figure 1 presents the equivalent circuit of the Randles electrochemical reaction.

На фиг.2 представлена схема модели электрохимической реакции в условиях принудительной конвекции.Figure 2 presents a diagram of a model of an electrochemical reaction under forced convection.

На фиг.3 представлена примерная схема анализатора хрома, реализующего предлагаемый способ.Figure 3 presents an exemplary diagram of a chromium analyzer that implements the proposed method.

В таблице 1 представлены результаты сравнительных определений концентрации хрома в некоторых объектах.Table 1 presents the results of comparative determinations of the concentration of chromium in some objects.

Реализация способа коммутационной хроноамперометрии на примере анализатора концентрации хрома представлена на фиг.3. Анализатор содержит стаканчик 9 емкостью 25 мл, в который погружены два электрода: хлоридсеребряный электрод 10 (ХСЭ) в качестве электрода сравнения и золотоуглеродный электрод 11 (ЗУЭ) в качестве рабочего электрода. Хлоридсеребряный электрод 10 (ХСЭ) подключен к выходу источника постоянного напряжения 12 (ИПН). Золотоуглеродный электрод 11 (ЗУЭ) подключен к аналоговому входу коммутатора 8 (К), выход которого соединен с входом преобразователя тока в напряжение 13 (ПТН). Выход преобразователя тока в напряжение 13 (ПТН) соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП). Выход аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП) соединен со входной шиной микропроцессора 15 (МП), выходная шина которого подключена к входу индикатора 16 (И). Первый импульсный выход микропроцессора 15 (МП) соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП). Второй импульсный выход микропроцессора 15 (МП) соединен с управляющим входом коммутатора 8 (К).The implementation of the method of switching chronoamperometry on the example of a chromium concentration analyzer is presented in figure 3. The analyzer contains a cup 9 with a capacity of 25 ml, in which two electrodes are immersed: a silver chloride electrode 10 (CSE) as a reference electrode and a gold-carbon electrode 11 (ZUE) as a working electrode. Silver chloride electrode 10 (CSE) is connected to the output of a constant voltage source 12 (IPN). A gold-carbon electrode 11 (ZUE) is connected to the analog input of the switch 8 (K), the output of which is connected to the input of the current to voltage converter 13 (PTN). The output of the current to voltage converter 13 (PTN) is connected to the analog input of the analog-to-digital converter 14 (ADC). The output of the analog-to-digital converter 14 (ADC) is connected to the input bus of the microprocessor 15 (MP), the output bus of which is connected to the input of the indicator 16 (I). The first pulse output of the microprocessor 15 (MP) is connected to the control input of the analog-to-digital converter 14 (ADC). The second pulse output of the microprocessor 15 (MP) is connected to the control input of the switch 8 (K).

Для проведения анализа в стаканчик 9 помещают анализируемый раствор объемом Vпр=10 мл с концентрацией хрома (VI), например, 1 мкг/дм3 в 0,05 М азотной кислоте. Источник постоянного напряжения 12 (ИПН) формирует постоянное напряжение -250 мВ, измеренное относительно золотоуглеродного электрода 11 (ЗУЭ). В цепи: источник постоянного напряжения 12 (ИПН), хлоридсеребряный электрод 10 (ХСЭ), анализируемый раствор, золотоуглеродный электрод 11 (ЗУЭ), коммутатор 8 (К), вход преобразователя тока в напряжение 13 (ПТН) возникает ток электрохимической реакции. Микропроцессор 15 (МП) формирует на первом импульсном выходе последовательность импульсов запуска аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП), на втором импульсном выходе - последовательность импульсов управления коммутатором 8 (К), частота которых, например, в 64 раза ниже, чем частота импульсов запуска аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП), а скважность равна двум. В соответствии с импульсами управления коммутатор 8 (К) осуществляет коммутацию тока, в результате чего возникает периодическая последовательность импульсов тока, которая преобразуется в последовательность импульсов напряжения при помощи преобразователя тока в напряжение 13 (ПТН). В моменты времени, определяемые импульсами запуска аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП), производится выборка напряжения и преобразование его в двоичный код аналого-цифровым преобразователем 14 (АЦП). В соответствии с записанной в память микропроцессора 15 (МП) программой последовательность двоичных кодов с аналого-цифрового преобразователя 14 (АЦП) умножается с накоплением результата на последовательность значений синусоидальной функции, записанной в памяти микропроцессора 15 (МП) в виде таблицы. Количество значений синусоидальной функции выбирают исходя из доступного объема памяти, быстродействия микропроцессора 15 (МП). Программа микропроцессора 15 (МП) обеспечивает вычисление амплитуды первой гармоники тока методом прямоугольников по формуле:For analysis, a test solution with a volume of V ol = 10 ml with a concentration of chromium (VI), for example, 1 μg / dm 3 in 0.05 M nitric acid, is placed in a beaker 9. The constant voltage source 12 (IPN) generates a constant voltage of -250 mV, measured relative to the gold-carbon electrode 11 (ZUE). In the circuit: DC voltage source 12 (IPN), silver chloride electrode 10 (CSE), the analyzed solution, gold-carbon electrode 11 (ZUE), switch 8 (K), the input of the current to voltage converter 13 (PTN) causes an electrochemical reaction current. The microprocessor 15 (MP) generates a sequence of start pulses of the analog-to-digital converter 14 (ADC) at the first pulse output, and a sequence of control pulses of the switch 8 (K) at the second pulse output, the frequency of which, for example, is 64 times lower than the frequency of the start pulses analog-to-digital Converter 14 (ADC), and the duty cycle is two. In accordance with the control pulses, the switch 8 (K) carries out current switching, as a result of which a periodic sequence of current pulses occurs, which is converted into a sequence of voltage pulses using a current to voltage converter 13 (PTN). At times determined by the start pulses of the analog-to-digital converter 14 (ADC), the voltage is sampled and converted into binary code by the analog-to-digital converter 14 (ADC). In accordance with the program recorded in the memory of the microprocessor 15 (MP), the sequence of binary codes from the analog-to-digital converter 14 (ADC) is multiplied with the accumulation of the result by the sequence of values of the sinusoidal function recorded in the memory of the microprocessor 15 (MP) in the form of a table. The number of values of the sinusoidal function is selected based on the available memory, the speed of the microprocessor 15 (MP). The microprocessor program 15 (MP) provides the calculation of the amplitude of the first harmonic of the current by the rectangle method according to the formula:

Figure 00000015
,
Figure 00000015
,

где S - результат преобразования,where S is the result of the transformation,

Ki - текущий код с аналого-цифрового преобразователя 14(АЦП),K i - the current code from the analog-to-digital Converter 14 (ADC),

Wi - текущее значение синусоидальной функции, вычисленное по формуле:W i - the current value of the sinusoidal function, calculated by the formula:

Figure 00000016
.
Figure 00000016
.

По истечении периода коммутации коммутатора 8 (К) вычисления прекращаются и накопленный результат S, пропорциональный концентрации определяемого элемента, выдается на индикатор 16 (И).After the period of switching of the switch 8 (K), the calculations are stopped and the accumulated result S, proportional to the concentration of the element being determined, is displayed on the indicator 16 (I).

Коэффициент пропорциональности результата S зависит от многих факторов, например, эффективной площади рабочего электрода, коэффициента конвективной диффузии, поэтому для вычисления концентрации хрома (VI) в пробе используют метод стандартной добавки, согласно которому полученный результат S фиксируют как результат пробы Sпр, в стаканчик 1 вносят стандартную добавку хрома (VI) объемом Vдоб=10 мкл концентрацией Cдоб=10 мг/дм3 и через интервал времени 200 мсек, необходимый для установления концентрации хрома (VI) в объеме раствора, фиксируют результат S как результат добавки Sдоб. Вычисляют искомую концентрацию хрома (VI) по формуле:The proportionality coefficient of the result S depends on many factors, for example, the effective area of the working electrode, the convective diffusion coefficient, therefore, to calculate the concentration of chromium (VI) in the sample, the standard addition method is used, according to which the obtained result S is fixed as the result of the sample S pr , in cup 1 make a standard addition of chromium (VI) with a volume of V add = 10 μl of a concentration of C add = 10 mg / dm 3 and after a time interval of 200 ms necessary to establish the concentration of chromium (VI) in the volume of the solution, fix the cut ltate S as a result of additive S ext . The desired concentration of chromium (VI) is calculated by the formula:

Figure 00000017
.
Figure 00000017
.

В таблице 1 приведены результаты определения хрома(VI) в модельном растворе, содержащем 1 мкг/дм3 хрома (VI), технологической и сточной воде с большим содержанием органических веществ, полученные с использованием прототипа, заявляемого способа и независимым способом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Сравнение результатов, полученных заявляемым способом и по способу-прототипу, свидетельствует о более высокой чувствительности заявляемого способа в области концентраций менее чем 10 мкг/дм3. Результаты, полученные по способу ААС, подтверждают достоверность определения по заявляемому способу. Так как примененный метод стандартной добавки предполагает пропорциональную зависимость сигнала S от концентрации определяемого элемента, то хорошее согласие результатов свидетельствует о такой пропорциональности в широком диапазоне концентраций определяемого элемента.Table 1 shows the results of the determination of chromium (VI) in a model solution containing 1 μg / dm 3 of chromium (VI), technological and waste water with a high content of organic substances, obtained using the prototype, the proposed method and an independent method of atomic absorption spectrometry ( AAS). A comparison of the results obtained by the claimed method and the prototype method, indicates a higher sensitivity of the proposed method in the field of concentrations of less than 10 μg / DM 3 . The results obtained by the method of AAS confirm the accuracy of the determination by the claimed method. Since the applied standard addition method assumes a proportional dependence of the signal S on the concentration of the element being determined, good agreement of the results indicates such proportionality in a wide range of concentrations of the element being determined.

СПОСОБ КОММУТАЦИОННОЙ ХРОНОАМПЕРОМЕТРИИMETHOD OF COMMUTATION CHRONOAMPEROMETRY Таблица 1Table 1 ПробаTry Найденная концентрация, мкг/дм3 Found concentration, mcg / dm 3 По прототипуAccording to the prototype По заявляемому способуAccording to the claimed method Методом ААСAAS method Модельный раствор 1 мкг/дм3 Cr(VI)Model solution 1 μg / dm 3 Cr (VI) <10<10 1,05±0,081.05 ± 0.08 1,02±0,071.02 ± 0.07 Технологическая водаProcess water <10<10 0,52±0,090.52 ± 0.09 0,47±0,080.47 ± 0.08 Технологическая вода + 0,5 мкг/д3 Cr (VI)Process water + 0.5 μg / d 3 Cr (VI) <10<10 1,1±0,11.1 ± 0.1 1,2±0,11.2 ± 0.1 Сточная вода*) (без предварительной подготовки)Wastewater *) (without preliminary preparation) не обнаруженоnot found 50±950 ± 9 52±752 ± 7 Сточная вода*) Wastewater *) 54±8**) 54 ± 8 **) 52±6**) 52 ± 6 **) 53±553 ± 5 Технологический раствор (после электролиза)Technological solution (after electrolysis) 1246±801246 ± 80 1315±701315 ± 70 1410±601410 ± 60 *) перманганатная окисляемость в пробе составляет 12 мг O2/дм3 * ) permanganate oxidation in the sample is 12 mg O 2 / dm 3 **) результаты получены после озоления пробы при 450°С ** ) the results were obtained after the ashing of the sample at 450 ° C

Claims (1)

Способ коммутационной хроноамперометрии, включающий измерение тока электрохимической реакции, отличающийся тем, что потенциал рабочего электрода, при котором протекает электрохимическая реакция, поддерживают постоянным, контур тока электрохимической ячейки периодически коммутируют и измеряют амплитуду первой гармоники возникающего импульсного тока, которая пропорциональна концентрации определяемого элемента. A method of switching chronoamperometry, including measuring the current of an electrochemical reaction, characterized in that the potential of the working electrode at which the electrochemical reaction proceeds is kept constant, the current loop of the electrochemical cell is periodically switched and the amplitude of the first harmonic of the emerging pulse current is measured, which is proportional to the concentration of the element being determined.
RU2008145948/28A 2008-11-20 2008-11-20 Method for switching chronoamperometry RU2382356C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145948/28A RU2382356C1 (en) 2008-11-20 2008-11-20 Method for switching chronoamperometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145948/28A RU2382356C1 (en) 2008-11-20 2008-11-20 Method for switching chronoamperometry

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2382356C1 true RU2382356C1 (en) 2010-02-20

Family

ID=42127166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008145948/28A RU2382356C1 (en) 2008-11-20 2008-11-20 Method for switching chronoamperometry

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2382356C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465577C1 (en) * 2011-07-06 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет Rapid method for pulse alternating current voltammetry
RU2489710C1 (en) * 2012-02-20 2013-08-10 Владимир Вадимович Мошкин Switching chronoamperometry method
RU2812415C1 (en) * 2023-06-21 2024-01-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет " (СПбГУ)" Switching chronoamperometry method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Электроаналитические методы. Теория и практика. /Под ред. Ф.ШОЛЬЦА. - М.: БИНОМ ЛЗ, 2006, с.144-145. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465577C1 (en) * 2011-07-06 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет Rapid method for pulse alternating current voltammetry
RU2489710C1 (en) * 2012-02-20 2013-08-10 Владимир Вадимович Мошкин Switching chronoamperometry method
RU2812415C1 (en) * 2023-06-21 2024-01-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет " (СПбГУ)" Switching chronoamperometry method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dehghanzade et al. Voltammetric determination of diazepam using a bismuth modified pencil graphite electrode
RU2382356C1 (en) Method for switching chronoamperometry
JP2011058900A (en) Redox species concentration measurement method
EP0598380B1 (en) Method of monitoring constituents in plating baths
Angst et al. Measuring corrosion rates: A novel AC method based on processing and analysing signals recorded in the time domain
CA3003489C (en) Pulsed potential gas sensors
Canterford et al. Surfactant analysis with differential pulse tensammetry
US5298131A (en) Method of monitoring metal ion content in plating baths
Sobrova et al. Electrochemical behaviour of native and denatured β-sheet breaker prion protein
US5220283A (en) Calibration of streaming current detection
US20040089538A1 (en) Electrode, electrochemical cell, and method for analysis of electroplating baths
Litong et al. Determination of dissolved oxygen by catalytic reduction on Nafion—methyl viologen chemically modified electrode
Periasamy et al. Novel same-metal three electrode system for cyclic voltammetry studies
RU2412433C1 (en) Method of voltammetre detection of tin in aqueous solutions
RU2489710C1 (en) Switching chronoamperometry method
Liu et al. Adsorptive voltammetric behaviors of resveratrol at graphite electrode and its determination in tablet dosage form
Sharma et al. Voltammetry: An Electrochemical Analytical Method
Attia et al. Electroanalytical Determination of Escitalopram Oxalate Using Nickel Nanoparticles Modified Carbon Paste Sensor.
Baś et al. Rapidly renewable silver and gold annular band electrodes
Strzelczyk et al. Investigation of solid polymer electrolyte gas sensor with different electrochemical techniques
Johnson et al. Effect of passivation of platinum electrodes on oxygen reduction in 1.0 M sulfuric acid
Cox Square-wave amperometry
RU2338184C1 (en) Method for voltage curve registration
Chomisteková et al. Boron-doped diamond as the new electrode material for determination of heavy metals
RU2300759C2 (en) Method of volt-ampere measurements of selenium concentration

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101121