RU2399040C1 - Copper-selective electrode membrane - Google Patents
Copper-selective electrode membrane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399040C1 RU2399040C1 RU2009126381/28A RU2009126381A RU2399040C1 RU 2399040 C1 RU2399040 C1 RU 2399040C1 RU 2009126381/28 A RU2009126381/28 A RU 2009126381/28A RU 2009126381 A RU2009126381 A RU 2009126381A RU 2399040 C1 RU2399040 C1 RU 2399040C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- membrane
- amb
- electrode
- selective
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ионометрии, потенциометрическим методам анализа и контроля концентрации ионов в водных растворах и может быть использовано в химической, металлургической промышленности, в оптической химии, при научных исследованиях в качестве чувствительного элемента ионоселективного электрода (химических сенсоров) для количественного определения концентрации ионов меди в водных растворах. Изобретение направлено на создание состава мембраны ионоселективного электрода (ИСЭ), позволяющего изыскать материалы, предназначенные для использования в качестве чувствительного элемента ионоселективного электрода (химического сенсора) для количественного определения концентрации ионов меди в водных растворах.The invention relates to ionometry, potentiometric methods of analysis and control of the concentration of ions in aqueous solutions and can be used in the chemical, metallurgical industry, in optical chemistry, in scientific research as a sensitive element of an ion-selective electrode (chemical sensors) for quantitative determination of the concentration of copper ions in water solutions. The invention is directed to the creation of a membrane composition of an ion-selective electrode (ISE), which allows to find materials intended for use as a sensitive element of an ion-selective electrode (chemical sensor) for the quantitative determination of the concentration of copper ions in aqueous solutions.
Электроды с твердой мембраной, чувствительные к ионам меди (II), впервые получены Россом. (1)Solid membrane electrodes sensitive to copper (II) ions were first obtained by Ross. (one)
У этих электродов в результате работы происходили заметные изменения поверхностного слоя. Фирма «Orion» выпускают медьселективные электроды. Но они имеют свои недостатки: исследуемый раствор не должен содержать ионы: Cl-, Fe3+, Cd2+, мешающие определению микроколичества S2-, Ag+, Hg2+.These electrodes resulted in noticeable changes in the surface layer. The Orion company produces copper selective electrodes. But they have their drawbacks: the test solution should not contain ions: Cl - , Fe 3+ , Cd 2+ , which interfere with the determination of micro amounts of S 2- , Ag + , Hg 2+ .
Чехословацкая фирма «Crutur» изготавливала Cu2+ - селективные электроды с мембраной из медного порошка с внедренным CuS, а также с мембраной из силиконового каучука с внедренным Cu2S (2).The Czechoslovak company Crutur manufactured Cu 2+ - selective electrodes with a copper powder membrane with embedded CuS, as well as a silicone rubber membrane with embedded Cu 2 S (2).
Недостаток - низкие коэффициенты селективности в присутствии переходных металлов.The disadvantage is the low selectivity in the presence of transition metals.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является (3).Closest to the proposed invention (prototype) is (3).
Состав мембран ионоселективного электрода для определения ионов свинца, включающий электродоактивный компонент, пластификатор, поливинилхлорид и липофильную добавку, содержит в качестве электродоактивного компонента - диамиды дипиколиновой (2,6-пиридиндикарбоновой) кислоты, в качестве пластификатора - диоктил себацинат (ДОС), в качестве липофильной добавки - хлорированный дикарболлид кобальта (ХДК), при этом состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: электродоактивный компонент - 1,0-3,0; пластификатор (ДОС) - 60,0-75,0; липофильная добавка (ХДК) - 0,1-0,5; поливинилхлорид - остальное.The composition of the membranes of the ion-selective electrode for determining lead ions, including the electroactive component, plasticizer, polyvinyl chloride and lipophilic additive, contains dipicolinic (2,6-pyridinedicarboxylic) acid diamide as the electroactive component, and dioctyl sebacinate (DOS) as the plasticizer, additives - chlorinated cobalt dicarbolide (CDK), while the composition has the following ratio of components, wt.%: electroactive component - 1.0-3.0; plasticizer (DOS) - 60.0-75.0; lipophilic additive (CDK) - 0.1-0.5; polyvinyl chloride - the rest.
Кроме того, в качестве электродоактивного компонента могут быть использованы различные диамиды дипиколиновой (2,6-пиридиндикарбоновой) кислоты.In addition, various dipicolinic (2,6-pyridinedicarboxylic) acid diamides can be used as the electroactive component.
Существенным недостатком вышеперечисленных сенсоров является низкая механическая прочность, малый срок службы (несколько недель) и недостаточно высокая селективность, в частности, в присутствии сопутствующих переходных металлов; невысокая химическая устойчивость и невозможность работать в широком интервале pH.A significant drawback of the above sensors is low mechanical strength, short service life (several weeks) and insufficiently high selectivity, in particular in the presence of concomitant transition metals; low chemical resistance and inability to work in a wide pH range.
Задача предлагаемого изобретения расширение ряда ионоселективных электродов (химических сенсоров) и использование новых твердых фаз в анализе объектов окружающей среды.The objective of the invention is the expansion of a number of ion-selective electrodes (chemical sensors) and the use of new solid phases in the analysis of environmental objects.
Технический результат в создании медьселективной мембраны, необходимой для количественного определения содержания меди в объектах окружающей среды.The technical result in the creation of a copper-selective membrane, necessary for the quantitative determination of copper content in environmental objects.
Указанный технический результат в присутствии переходных металлов достигается тем, что в состав мембраны ионоселективного электрода для определения меди входит твердая фаза амберлит JRA-400 - цинкон (АМБ-ЦН), которую получили путем иммобилизации селективного органического реагента 5-(2'-карбоксифенил)-1(2"-гидрокси-5'-сульфо-3'-фенилформазан), известного под названием цинкон, на сильноосновной анионит с полистирольной основой (JRA-400).The specified technical result in the presence of transition metals is achieved by the fact that the membrane of the ion-selective electrode for determining copper includes the solid phase amberlite JRA-400 - zinc (AMB-TsN), which was obtained by immobilization of a selective organic reagent 5- (2'-carboxyphenyl) - 1 (2 "-hydroxy-5'-sulfo-3'-phenylformazan), known as zinc, on a strongly basic polystyrene base anion exchange resin (JRA-400).
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов меди, включающий электродоактивный компонент, пластификатор, поливинилхлорид, содержит в качестве электродоактивного вещества амберлит JRA-400 - цинкон (АМБ-ЦН), в качестве пластификатора - диоктилфталат (ДОФ), при этом имеет следующее соотношение компонентов, мас.%The essence of the invention lies in the fact that the composition of the membrane of the ion-selective electrode for determining copper ions, including the electroactive component, plasticizer, polyvinyl chloride, contains as an electroactive substance, JRA-400 amberlite - zinc (AMB-TsN), and dioctyl phthalate (DOP) as a plasticizer. , while it has the following ratio of components, wt.%
Электродоактивный компонент (АМБ-ЦН) 2,5-3,41Electroactive component (AMB-TsN) 2.5-3.41
Пластификатор (ДОФ) 69-79Plasticizer (DOP) 69-79
Поливинилхлорид 24,39Polyvinyl chloride 24.39
Помимо этого, указанный результат достигается тем, что используемый электродоактивный компонент содержит формазановые циклы, образующие хелат с медью.In addition, this result is achieved by the fact that the used electroactive component contains formazan rings forming a chelate with copper.
Такой вывод авторы делают на основании полученных результатов исследований, т.е. практически минимального влияния структуры и наличия ФАГ в цинконе на свойства полученного мембранного ионоселективного электрода на основе известных данных твердофазной спектроскопии (4).The authors draw such a conclusion on the basis of the research results obtained, i.e. the practically minimal effect of the structure and the presence of phage in Zinc on the properties of the obtained membrane ion-selective electrode based on the known data of solid-phase spectroscopy (4).
Иммобилизация в мембране ионоселективного электрода компонентов (твердых фаз), традиционно используемая в твердофазной спектроскопии приводит к возможности разработки ионоселективного электрода с варьируемым составом и свойствами.The immobilization of components (solid phases) in the membrane of an ion-selective electrode, traditionally used in solid-phase spectroscopy, makes it possible to develop an ion-selective electrode with a variable composition and properties.
Пример 1Example 1
Мембрану ионоселективного электрода готовят растворением выбранных навесок всех исходных веществ: 0,07 г АМБ-ЦН; 0,5 г ПВХ; 1,5 ДОФ.An ion-selective electrode membrane is prepared by dissolving selected weighed portions of all starting materials: 0.07 g AMB-CN; 0.5 g of PVC; 1.5 DOF.
Для изготовления мембраны (диски по 10 мм в диаметре) в инертный растворитель циклогексанон (ЦТ), объемом 10 мл при постоянном перемешивании добавляют ПВХ, ДОФ и АМБ-ЦН в мас.%: 24,39% (ПВХ), 73,17% (ДОФ) и 3,41% (АМБ-ЦН). Гомогенную смесь выливают в чашку Петри и высушивают при комнатной температуре. Из эластичной пленки вырезают диски, приклеивают (при помощи раствора ПВХ в ЦТ) их к торцам поливинилхлоридных трубок. После высыхания внутрь электрода заливают 0,01 М раствор CuCl2 и погружают в раствор этого же состава, где их рекомендуют хранить между измерениями. Калибровочный график медьмембранного электрода в растворах HCl приведен на фиг.1. Угловой коэффициент электродной функции близок к теоретической в диапазоне концентраций: 1·10-4-1·10-5.For the manufacture of the membrane (disks 10 mm in diameter), in an inert solvent cyclohexanone (CT) with a volume of 10 ml, with constant stirring, add PVC, DOP and AMB-TsN in wt.%: 24.39% (PVC), 73.17% (DOP) and 3.41% (AMB-CN). The homogeneous mixture was poured into a Petri dish and dried at room temperature. Disks are cut out of an elastic film and glued (using a solution of PVC in a CT) to the ends of the polyvinyl chloride tubes. After drying, a 0.01 M solution of CuCl 2 is poured into the electrode and immersed in a solution of the same composition, where they are recommended to be stored between measurements. The calibration graph of the copper membrane in HCl solutions is shown in figure 1. The angular coefficient of the electrode function is close to theoretical in the concentration range: 1 · 10 -4 -1 · 10 -5 .
Пример 2Example 2
Мембрану ИСЭ синтезируют, как описано выше (пример 1), и для приготовления берут следующее соотношение компонентов в мас.%: АМБ-ЦН - 2,8, ДОФ - 79, ПВХ - ост.The ISE membrane is synthesized as described above (Example 1), and for preparation, the following ratio of components in wt.% Is taken: AMB-TsN - 2.8, DOP - 79, PVC - stop.
Пример 3Example 3
Мембрану ИСЭ синтезируют, как описано выше (пример 1), и для приготовления берут следующее соотношение компонентов в мас.%: АМБ-ЦН - 2,0, ДОФ - 68, ПВХ - остальное.The ISE membrane is synthesized as described above (Example 1), and for preparation, the following ratio of components in wt.% Is taken: AMB-TsN - 2.0, DOP - 68, PVC - the rest.
Все исследуемые электроды, содержащие указанные выше компоненты в заявленном концентрационном интервале, проявляют аналогичную функцию.All investigated electrodes containing the above components in the claimed concentration range exhibit a similar function.
Измерения электродных характеристик мембран проводили методом измерения ЭДС гальванического электродаThe electrode characteristics of the membranes were measured by measuring the emf of a galvanic electrode
Зависимость ЭДС такого элемента от изменения ионов, на которые он создавался, определяется известным уравнением:The dependence of the EMF of such an element on the change in the ions to which it was created is determined by the well-known equation:
Е=Е0+(0,059/n)lgCm(Cu) E = E 0 + (0.059 / n) logC m (Cu)
В табл.1 представлены результаты калибровки ИСЭ в водных растворах CuCl2 Table 1 shows the results of ISE calibration in aqueous solutions of CuCl 2
На фиг.1 представлены результаты калибровки ИСЭ в водных растворах хлорида меди (II). Интервал прямолинейности потенциала электрода от активности ионов меди в водных растворах составляет пять порядков. Как видно из фиг.1, индекс крутизны (угловой коэффициент) мВ/pCCu составляет 50 мВ, поскольку идеальная крутизна ионоселективного электрода, созданного на двухзарядный ион, согласно уравнению Нернста, должна составлять примерно 29 мВ, аномальная величина углового коэффициента является следствием наложения электродной функций иона водорода, обусловленных гидролизом иона меди (II). Чтобы подтвердить это предположение и в целях уточнения природной электродной функции мембраны на основе модифицированных сорбентов, проводились дополнительные исследования мембранного электрода на стандартных растворах соляной кислоты и на растворах хлорида меди (II), приготовленных на 0,1 М растворе серной кислот (табл. 2, фиг.2 и табл. 3, фиг.3).Figure 1 presents the calibration results of ISE in aqueous solutions of copper (II) chloride. The range of straightness of the electrode potential from the activity of copper ions in aqueous solutions is five orders of magnitude. As can be seen from figure 1, the slope index (angular coefficient) mV / pC Cu is 50 mV, since the ideal slope of the ion-selective electrode created on a doubly charged ion, according to the Nernst equation, should be approximately 29 mV, the anomalous value of the angular coefficient is a consequence of the superposition of the electrode functions of a hydrogen ion due to the hydrolysis of a copper (II) ion. To confirm this assumption and in order to clarify the natural electrode function of the membrane based on modified sorbents, additional studies of the membrane electrode were conducted on standard hydrochloric acid solutions and on copper (II) chloride solutions prepared on a 0.1 M sulfuric acid solution (Table 2, figure 2 and table. 3, figure 3).
На фиг.2 представлены результаты калибровки ИСЭ АМБ-ЦН в соляной кислоте. На фиг.3 представлены результаты калибровки ИСЭ АМБ-ЦН в сернокислых растворах хлорида меди (II).Figure 2 presents the calibration results of ISE AMB-CN in hydrochloric acid. Figure 3 presents the calibration results of the ISE AMB-CN in sulfate solutions of copper (II) chloride.
Следовательно, полученный нами электрод может быть предложен в качестве мембранного электрода для количественного определения меди (II) и альтернативного стеклянного водородного электрода.Therefore, the electrode we obtained can be proposed as a membrane electrode for the quantitative determination of copper (II) and an alternative glass hydrogen electrode.
Проверка селективности медьселективного электрода с мембраной АМБ-ЦН показал, что в ацетатном буфере заявленные составы обладают абсолютной селективностью к меди. Опытные данные не выявили чувствительности и селективности мембран к другим ионам (табл.4).Checking the selectivity of the copper-selective electrode with an AMB-TsN membrane showed that in the acetate buffer the claimed compositions have absolute selectivity to copper. The experimental data did not reveal the sensitivity and selectivity of the membranes to other ions (Table 4).
Приведенные данные лабораторных исследований подтверждают технический результат.The data from laboratory studies confirm the technical result.
Преимущества предлагаемого способа:The advantages of the proposed method:
- Существенная химическая устойчивость мембраны в различных реакционных средах: 6 М растворах кислот, щелочей; органических растворителей (этанол, ацетон, диоксан и т.д.)- Significant chemical stability of the membrane in various reaction media: 6 M solutions of acids, alkalis; organic solvents (ethanol, acetone, dioxane, etc.)
- Повышение селективности (избирательности) мембраны к ионам меди (II) в присутствии переходных металлов, а также макро- и микрокомпонентов различных объектов.- Increasing the selectivity (selectivity) of the membrane to copper (II) ions in the presence of transition metals, as well as macro and micro components of various objects.
- Существенное повышение коэффициента селективности к ионам меди в присутствии сопутствующих в объектах ионов переходных металлов до 10-5, дает большие возможности реального определения меди во многих технологических растворах, сточных водах, пищевых объектах.- A significant increase in the coefficient of selectivity to copper ions in the presence of transition metal ions accompanying in objects up to 10 -5 , gives great opportunities for real determination of copper in many technological solutions, wastewater, food objects.
- Высокая химическая устойчивость полученных мембран дает возможность определения ионов меди в сильнокислых средах (pH<0).- The high chemical stability of the obtained membranes makes it possible to determine copper ions in strongly acidic media (pH <0).
- Возможность контроля кислотности среды.- Ability to control the acidity of the medium.
ЛитератураLiterature
1. Никольский Б.П. Ионный обмен и ионометрия. - Л.: ЛГУ, 1979.1. Nikolsky B.P. Ion exchange and ionometry. - L .: Leningrad State University, 1979.
2. Никольский Б.П. Ионоселективные электроды. - Л.: ЛГУ, 1980.2. Nikolsky B.P. Ion-selective electrodes. - L .: Leningrad State University, 1980.
3. Патент РФ №2315988, приоритет 28.08.2006, опублик. 27.01.2008. «Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца».3. RF patent No. 2315988, priority 08/28/2006, published. 01/27/2008. "The composition of the membrane of the ion-selective electrode for the determination of lead ions."
4. Татаева С.Д., Коренман Я.И. и др. Журнал «Сорбционные и хроматографические процессы». 2005, №5. С.696-703. «Сорбция меди (II) на анионитах с иммобилизованной формазановой группировкой».4. Tataeva S.D., Korenman Ya.I. and others. The journal "Sorption and chromatographic processes." 2005, No. 5. S.696-703. "Sorption of copper (II) on anion exchangers with immobilized formazan moiety."
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009126381/28A RU2399040C1 (en) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Copper-selective electrode membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009126381/28A RU2399040C1 (en) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Copper-selective electrode membrane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399040C1 true RU2399040C1 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42800600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009126381/28A RU2399040C1 (en) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Copper-selective electrode membrane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399040C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017116267A1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | Autonomous Non-Profit Organization For Higher Education "Skolkovo Institute Of Science And Technology" | A nanoelectrode for detecting cu(ii) ions and a method of producing and using thereof |
-
2009
- 2009-07-09 RU RU2009126381/28A patent/RU2399040C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017116267A1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | Autonomous Non-Profit Organization For Higher Education "Skolkovo Institute Of Science And Technology" | A nanoelectrode for detecting cu(ii) ions and a method of producing and using thereof |
EA037290B1 (en) * | 2015-12-30 | 2021-03-04 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | NANOELECTRODE FOR DETECTING Cu(II) IONS AND METHOD OF PRODUCING AND USING A NANOELECTRODE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mahajan et al. | A mercury (II) ion-selective electrode based on neutral salicylaldehyde thiosemicarbazone | |
Mohamed et al. | Septonex–tetraphenylborate screen-printed ion selective electrode for the potentiometric determination of Septonex in pharmaceutical preparations | |
Mahajan et al. | Mercury (II) ion-selective electrodes based on p-tert-butyl calix [4] crowns with imine units | |
Mahajan et al. | Highly selective potentiometric determination of mercury (II) ions using 1-furan-2-yl-4-(4-nitrophenyl)-2-phenyl-5H-imidazole-3-oxide based membrane electrodes | |
Mahajan et al. | Mercury (II) sensors based on calix [4] arene derivatives as receptor molecules | |
Isa et al. | Determination of salicylate ion by potentiometric membrane electrode based on zinc aluminium layered double hydroxides-4 (2, 4-dichlorophenoxy) butyrate nanocomposites | |
Zamani et al. | Synthesis of 4-amino-6-methyl-1, 2, 4-triazin-5-one-3-thione and its application in construction of a highly copper (II) ion-selective electrochemical sensor | |
Hasani et al. | Ionophore properties of Schiff base compounds as ion sensing molecules for fabricating Cu (II) ion-selective electrodes | |
WO2011007384A1 (en) | Sensitive membrane for ion selective electrode | |
Soleymanpour et al. | Coated wire lead (II)-selective electrode based on a Schiff base ionophore for low concentration measurements | |
RU2399040C1 (en) | Copper-selective electrode membrane | |
Zamani et al. | Fabrication of an iron (III)-selective PVC membrane sensor based on a bis-bidentate Schiff base ionophore | |
Abbas | Mercury (II) selective membrane electrode based on calix [2] thieno [2] pyrrole | |
Ismaiel et al. | Potentiometric determination of trace amounts of mercury (II) in water sample using a new modified palm shell activated carbon paste electrode based on kryptofix 5 | |
Khalil et al. | Potentiometric sensors based on hydroxychloroquine-phosphotungstate ion-pair and β-cyclodextrin ionophore for improved determination of hydroxychloroquine sulfate | |
Firouzabadi et al. | Sulfate-selective electrode based on a bis-thiourea ionophore | |
Gupta et al. | Potentiometric studies of N, N′-Bis (2-dimethylaminoethyl)-N, N′-dimethyl-9, 10 anthracenedimethanamine as a chemical sensing material for Zn (II) ions | |
Dalkıran et al. | A novel lariat crown compound as ionophore for construction of a mercury (II)-selective electrode | |
Belhamel et al. | Nickel ion-selective PVC membrane electrode based on a new t-octyl-calix [6] arene derivative | |
RU2315988C1 (en) | Composition of the diaphragm of the ion-selective electrode used for determination of the ions of lead | |
Mohan et al. | Lead (II)-Selective Potentiometric Sensor Based on Thiophene-2-Aldehyde Thiosemicarbazone (TATS) Schiff Base in PVC Matrix | |
JP5254123B2 (en) | Lithium ion selective electrode | |
Mahajan et al. | Mercury (II) Ion‐Selective Electrodes Based on Heterocyclic Systems | |
Wardak et al. | An ion-selective electrode with a polymeric membrane containing an active chelating substance | |
Kumar et al. | Review on new ionophore species for membrane ion selective electrodes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180710 |