RU2539837C1 - Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах - Google Patents
Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539837C1 RU2539837C1 RU2013131947/28A RU2013131947A RU2539837C1 RU 2539837 C1 RU2539837 C1 RU 2539837C1 RU 2013131947/28 A RU2013131947/28 A RU 2013131947/28A RU 2013131947 A RU2013131947 A RU 2013131947A RU 2539837 C1 RU2539837 C1 RU 2539837C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phenol
- electrode
- water
- indicator
- indicator electrode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроаналитической химии и может быть использовано для анализа питьевой, поверхностной воды и других водных объектов. Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах с помощью трехэлектродной системы, включающий предварительную модифицирующую электрохимическую обработку стеклоуглеродного индикаторного электрода системы, проведение измерений концентрации фенола в воде, включающих электрохимическое осаждение фенола на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление фенола при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию на вольтамперной кривой аналитического сигнала, идентификацию пика фенола на вольтамперной кривой и определение концентрации фенола по величине пика фенола, характеризующийся тем, что предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводят в водном растворе 0,2 М сульфата аммония с добавлением ацетона в соотношении объемных частей 19:1, соответственно. Способ, в котором в качестве электродов измерительной системы: индикаторного, сравнения и вспомогательного электродов используют идентичные стеклоуглеродные стержневые электроды, и в котором при предварительной модифицирующей электрохимической обработке индикаторного электрода проводят также обработку поверхности электрода сравнения и вспомогательного электрода в водном растворе 0,1 М гидроксида калия с добавлением ацетона в соотношении объемных частей 19:1, соответственно. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к электроаналитической химии, направлено на определение фенола - одного из приоритетных токсичных загрязнителей, может быть использовано для анализа питьевой, поверхностной воды и других водных объектов.
В настоящее время известны вольтамперометрические методы определения фенола и его производных с использованием твердых индикаторных электродов из углеродного материала после предварительной обработки (механической, химической, термической, электрохимической) или последовательного сочетания нескольких.
Известен способ определения микроконцентраций фенола [Патент RU 2377553, G01N 27/48, опубл. 27.12.2009 г.] в питьевой, природной воде и в других растворах. Способ вольтамперометрического определения фенола в анализируемых растворах заключается в предварительной электрохимической обработке индикаторного электрода из углеродного материала после или перед серией измерительных циклов и в проведении измерительных циклов. В качестве раствора для предварительной электрохимической обработки использовали разбавленный раствор фосфорной кислоты. Измерительные циклы включают электрохимическое осаждение фенола на индикаторном электроде из анализируемого фонового раствора (раствор сегнетовой соли), содержащего анализируемое вещество, хлорид-ионы и ионы золота, электрохимическое растворение ранее осажденного фенола изменением потенциала индикаторного электрода, регистрацию вольтамперной кривой, идентификацию пика фенола на вольтамперной кривой и определение концентрации фенола в анализируемом растворе по величине его пика в области потенциалов от 0,95 до 1,00 B. Для определения фенола в измерительный цикл была включена дополнительная стадия - предобработка, которая предшествует стадии накопления и состоит в наложении на индикаторный электрод положительного потенциала в течение 30-60 с при вращении индикаторного электрода. Чувствительность определения фенола без предварительного концентрирования проб (на стадии пробоподготовки) составляет 10 мкг/дм3, общее время анализа одного раствора составляет от 2 до 5 мин.
К существенным недостаткам способа относятся: недостаточная чувствительность определения фенола - не достигается ПДК фенола (0,001 г/м3); включение дополнительной стадии - предобработки, что увеличивает продолжительность анализа в целом; использование дорогостоящих соединений золота, что повышает стоимость методики. Кроме того, использование разных по конструкции и материалу электродов трехэлектродной измерительной системы увеличивает продолжительность анализа, т.к. требуется дополнительное время для подготовки электродов по разным методикам (например, хлорсеребряного и платинового), и требует выполнения условий их хранения.
Известен способ вольтамперометрического определения различных веществ в растворах с помощью использования трех идентичных (торцевых) стеклоуглеродных электродов, запрессованных в один корпус и используемых в качестве индикаторного (ИЭ), сравнения (ЭС) и вспомогательного (ВЭ) электродов. Способ позволяет за счет упрощения конструкции электродной системы для вольтамперометрического анализа упростить подготовку электродов системы к работе, увеличить срок службы [Патент RU 2061229, G01N 27/30, G01N 27/48, опубл. 27.05.1996 г.].
Однако чувствительность определения фенола в воде с помощью данной электродной системы не установлена.
Известен наиболее близкий к предлагаемому способ вольтамперометрического определения фенола в воде на стеклоуглеродных электродах [Анисимова Л.С., Акенеев Ю.А. Инверсионный вольтамперометрический анализ воды на содержание анилина и фенола. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998, №2. Т. 65. С.6-8]. Для повышения чувствительности и воспроизводимости определений индикаторный стеклоуглеродный электрод подвергают электрохимической обработке с использованием раствора определенного состава и режимов обработки, выдерживают в течение 3-5 мин в стаканчиках с 10-20%-ным водным раствором этилового спирта при перемешивании. Обработанный электрод используют для вольтамперометрического определения фенола в анализируемых водных растворах. Аналитическим сигналом является высота пика фенола на вольтамперной кривой в области потенциалов от 0,55 B до 0,65 B.
Однако перед вольтамперометрическим определением фенола требуется предварительное разделение и концентрирование пробы в стадии пробоподготовки, осуществляемые с помощью твердофазной экстракции на нейтральных полимерных сорбентах из семейства стиросорбов (сверсшитых полистиролов типа 31 МЭГ или пурисеп). Для этого пробу воды объемом 100-200 мл подкисляют конц. HCl до pH 2-2,5 и со скоростью 5 см3/мин пропускают через сорбционный патрон, содержащий 0,1 г стиросорба, предварительно кондиционированный 5,0 см3 этилового спирта 10,0 см3 тридистиллированной воды. Патрон промывают 10,0 см3 тридистиллированной H2O и элюируют фенол 10,0 см3 раствора гидроксида натрия c=0,05 моль/дм3. Элюат нейтрализуют до pH 8-8,5 раствором HCl. После этого элюат помещают в кварцевый стаканчик вместимостью 20 см3, в который вносят 0,28 г Na2HPO4. Проводят ИВ определение при потенциале электролиза +0,2 В. Время электролиза составляет от 20 до 60 с. Концентрацию фенола определяют по высоте анодного пика в диапазоне потенциалов от +0,55 до +0,60 B.
Основным недостатком вышеописанного способа является значительное время измерений (1-1,5 час), связанное с разделением и концентрированием фенола в сорбционном патроне и с необходимостью проведения нескольких измерительных циклов (до 5) для получения воспроизводимого результата.
Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является разработка более экспрессной методики, позволяющей определять фенол на уровне ПДК без сложного длительного предварительного разделения и концентрирования на стадии пробоподготовки.
Поставленная задача решается следующим образом. При выполнении способа вольтамперометрического (ВА) определения фенола в воде и водных растворах с помощью трехэлектродной системы, включающего предварительную модифицирующую электрохимическую обработку стеклоуглеродного индикаторного электрода, проведение измерений концентрации фенола, включающих электрохимическое осаждение фенола на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление фенола при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию вольтамперной кривой с аналитическим сигналом, идентификацию пика фенола на вольтамперной кривой и определение концентрации фенола в анализируемом растворе по величине пика фенола, предлагается предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводить в водном растворе 0,2 М сульфата аммония с добавлением ацетона в соотношении объемных частей 19:1, соответственно.
При этом в качестве электродов измерительной электродной системы: индикаторного, сравнения и вспомогательного электродов используют идентичные стеклоуглеродные стержневые электроды, подключенные к измерительной аппаратуре в трехэлектродном режиме.
А также при предварительной модифицирующей электрохимической обработке проводят обработку поверхности электрода сравнения и вспомогательного электрода в водном растворе 0,1 М гидроксида калия с добавлением ацетона в объемном соотношении 19:1, соответственно.
По предлагаемому способу вольтамперометрического определения фенола в воде используют три одинаковых по конструкции стержневых стеклоуглеродных электрода, применяемых в качестве ИЭ, ЭС и ВЭ. Поверхность электродов полируют на водной суспензии оксида алюминия (Al2O3/H2O) до зеркальной поверхности. Далее поверхность электродов предварительно электрохимически модифицируют в течение 10-60 с стабильным током с помощью внешнего источника тока. Для модификации поверхности ИЭ в качестве обрабатывающего электролита используют водный раствор 0,2±0,1 М сульфата аммония с добавлением ацетона (19:1). Для модификации ЭС и ВЭ в качестве обрабатывающего электролита используют водный раствор гидроксида калия с добавлением ацетона (19:1). Сокращение времени электрохимической подготовки всех трех электродов (до 60 с) позволяет существенно уменьшить продолжительность анализа в целом, кроме того, хранение электродов не требует специальных условий.
Способ ВА-определения фенола в воде на стеклоуглеродном индикаторном электроде, предварительно электрохимически модифицированном в водном растворе 0,2 М сульфата аммония (NH4)2SO4 с добавлением ацетона (19:1), включает:
1) концентрирование фенола на модифицированной поверхности ИЭ (в течение 60 с);
2) последующее электроокисление фенола при изменении потенциала со скоростью линейной развертки потенциала υразв=8 мВ/с с регистрацией на вольтамперной кривой аналитического сигнала в виде пика. Определение концентрации осуществляется по величине тока пика электроокисления фенола на анодной кривой в интервале потенциалов 0,450±0,050 B. В качестве фонового электролита используется 0,2 М гидрофосфат калия (K2HPO4). Вольтамперные кривые регистрируют в интервале потенциалов от -0,1 до +1,3 В. Время накопления τ=-60 с. Вышеописанные условия модифицирования электродов позволяют проводить анализ на содержание фенола на уровне ПДК без предварительного концентрирования проб и сократить продолжительность анализа, общее время анализа одного раствора составляет до 5 мин. Стандартный раствор фенола готовили из ГСО 7270-96, концентрация фенола соответствует 0,95-1,05 мг/см3 (c(Ph)=1,064·10-2 моль/л), растворы с меньшими концентрациями получали разбавлением этиловым спиртом. После обработки индикаторного электрода в растворе сульфата аммония с добавлением ацетона в условиях вольтамперометрического определения фенола наблюдается широкая рабочая область потенциала и на ВА-кривых наблюдается фоновый пик при Eф=1150 мВ, который не мешает определению фенола. Сходимые ВА-кривые регистрируются, начиная с первой или второй кривой.
Получены прямолинейные зависимости в области концентрации 1-5 ПДК фенола, сходимость которых не ниже 75%, воспроизводимость - не ниже 60%.
Определены предел «надежного» обнаружения [Экспериандова Л.П., Беликов К.Н., Химченко С.В., Бланк Т.А. Еще раз о пределах обнаружения и определения. Журнал аналитической химии. 2010. Т. 65. №3. С.229-234]:
cнад=6S0/a, cнад=1·10-8 моль/л
и cmin, расчет которой представляет собой то наименьшее содержание аналита, при котором по данной методике можно обнаружить статистически значимое присутствие определяемого компонента в анализируемом объекте:
cmin=3S0/a, cmin=5·10-9 моль/л,
где S0 - стандартное отклонение при измерении сигнала холостого опыта;
a - коэффициент чувствительности, равный тангенсу угла наклона прямолинейного участка градуировочной прямой I=a·c+в, где c - концентрация аналита.
Новым является состав обрабатывающего электролита ((NH4)2SO4+ацетон), используемого для модификации электродной поверхности ИЭ, позволяющего увеличить количество активных центров для адсорбции фенола и его последующего электроокисления.
Таким образом, предлагаемый способ достигает:
- определение фенола в воде на уровне 0,001 мкг/мл;
- сокращение времени определений фенола в воде до 5 мин, т.е. многократное повышение экспрессности способа определений по сравнению со временем 1-1,5 час по прототипу;
- значительное упрощение методики определений, не требующей предварительного концентрирования и многостадийной пробоподготовки, а также за счет использования трех идентичных стеклоуглеродных электродов (ИЭ, ЭС и ВЭ).
Claims (3)
1. Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах с помощью трехэлектродной системы, включающий предварительную модифицирующую электрохимическую обработку стеклоуглеродного индикаторного электрода системы, проведение измерений концентрации фенола в воде, включающих электрохимическое осаждение фенола на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление фенола при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию на вольтамперной кривой аналитического сигнала, идентификацию пика фенола на вольтамперной кривой и определение концентрации фенола по величине пика фенола, характеризующийся тем, что предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводят в водном растворе 0,2 М сульфата аммония с добавлением ацетона в соотношении объемных частей 19:1, соответственно.
2. Способ по п.1, в котором в качестве электродов измерительной системы: индикаторного, сравнения и вспомогательного электродов используют идентичные стеклоуглеродные стержневые электроды, подключенные к измерительной аппаратуре в трехэлектродном режиме.
3. Способ по п.1, в котором при предварительной модифицирующей электрохимической обработке индикаторного электрода проводят также обработку поверхности электрода сравнения и вспомогательного электрода в водном растворе 0,1 М гидроксида калия с добавлением ацетона в соотношении объемных частей 19:1, соответственно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131947/28A RU2539837C1 (ru) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131947/28A RU2539837C1 (ru) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013131947A RU2013131947A (ru) | 2015-01-20 |
| RU2539837C1 true RU2539837C1 (ru) | 2015-01-27 |
Family
ID=53280667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131947/28A RU2539837C1 (ru) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2539837C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190229U1 (ru) * | 2018-10-15 | 2019-06-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1191811A1 (ru) * | 1983-04-27 | 1985-11-15 | Электрогорский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по переработке нефти | Пол рографический способ определени фенолов со свободным орто-положением |
| RU2009465C1 (ru) * | 1991-12-13 | 1994-03-15 | Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Способ вольтамперометрического определения ингибиторов радикальной полимеризации фенольного типа |
| RU2295391C1 (ru) * | 2005-07-28 | 2007-03-20 | Евгений Васильевич Бусыгин | Магнитный сепаратор |
| RU2377553C1 (ru) * | 2008-07-09 | 2009-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" | Способ вольтамперометрического определения фенола |
| CN102680547A (zh) * | 2011-03-11 | 2012-09-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 用于检测水中酚类物质的电极及其制备方法和应用 |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131947/28A patent/RU2539837C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1191811A1 (ru) * | 1983-04-27 | 1985-11-15 | Электрогорский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по переработке нефти | Пол рографический способ определени фенолов со свободным орто-положением |
| RU2009465C1 (ru) * | 1991-12-13 | 1994-03-15 | Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Способ вольтамперометрического определения ингибиторов радикальной полимеризации фенольного типа |
| RU2295391C1 (ru) * | 2005-07-28 | 2007-03-20 | Евгений Васильевич Бусыгин | Магнитный сепаратор |
| RU2377553C1 (ru) * | 2008-07-09 | 2009-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" | Способ вольтамперометрического определения фенола |
| CN102680547A (zh) * | 2011-03-11 | 2012-09-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 用于检测水中酚类物质的电极及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Анисимова Л.С, Акенеев Ю.А. Инверсионный вольтамперометрический анализ воды на содержание анилина и фенола. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998, N2, Т. 65. С.6-8. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190229U1 (ru) * | 2018-10-15 | 2019-06-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013131947A (ru) | 2015-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tagliaro et al. | Capillary zone electrophoresis of potassium in human vitreous humour: validation of a new method | |
| Hua et al. | Electrochemical behavior of 5-fluorouracil on a glassy carbon electrode modified with bromothymol blue and multi-walled carbon nanotubes | |
| Ehala et al. | Determination of stability constants of valinomycin complexes with ammonium and alkali metal ions by capillary affinity electrophoresis | |
| Piech et al. | Sensitive and fast determination of papaverine by adsorptive stripping voltammetry on renewable mercury film electrode | |
| CN110823970A (zh) | 一种快速测定酸性溶液中l-胱氨酸含量的电化学检测方法 | |
| Öztürk et al. | Electrochemical behavior of disopyramide and its adsorptive stripping determination in pharmaceutical dosage forms and biological fluids | |
| RU2539837C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах | |
| Athiroh et al. | Carbon paste electrode modified imprinted zeolite as a selective sensor for creatine analysis by potentiometry | |
| Wang et al. | Electrochemical detection of nitrite based on difference of surface charge of self-assembled monolayers | |
| Pan et al. | Determination of carbamazepine: a comparison of the differential pulse voltammetry (DPV) method and the immunoassay method in a clinical trial | |
| Wieczorek et al. | Flow manifold for chemical H-point standard addition method implemented to electrochemical analysis based on the capacitance measurements | |
| JPH0526846A (ja) | 生体液中の塩素イオンと臭素イオンの濃度を同一液と同一電極を用いて連続的に測定する方法 | |
| Chandra et al. | Poly (Naphthol Green B) film based sensor for resolution of dopamine in the presence of uric acid: a voltammetric study | |
| Tarinc et al. | Electrochemical investigation and determination of ceftazidime in pharmaceutical dosage forms and human urine | |
| WO2006026120A1 (en) | Potentiometric measurement of chloride concentration in an acidic solution | |
| RU2634091C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах | |
| Kasuno et al. | Rapid and precise coulometric determination of calcium based on electrolysis for ion transfer at the aqueous| organic solution interface | |
| RU2377553C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения фенола | |
| Totaganti et al. | Voltammetry and analytical applications of hydrochlorothiazide at graphene oxide modified glassy carbon electrode | |
| Navelkar et al. | ZnO nanoparticles modified sensor for the electroanalysis of thiosalicylic acid | |
| Liu et al. | Adsorptive voltammetric behaviors of resveratrol at graphite electrode and its determination in tablet dosage form | |
| Slepchenko et al. | An electrochemical sensor for detecting selenium in biological fluids on an arenediazonium tosylate-modified metal electrode | |
| Alghamdi et al. | A study of stripping voltammetric behaviour of cefadroxil antibiotic in the presence of Cu (II) and its determination in pharmaceutical formulation | |
| CN115165986B (zh) | 一种高稳定性的电解质分析仪配套试剂 | |
| Sun et al. | Capillary electrophoresis with electrochemiluminescence detection for simultaneous determination of proline and fleroxacin in human urine |