RU2546045C1 - Ion-selective membrane for determining ionic surfactants - Google Patents

Ion-selective membrane for determining ionic surfactants Download PDF

Info

Publication number
RU2546045C1
RU2546045C1 RU2013149883/28A RU2013149883A RU2546045C1 RU 2546045 C1 RU2546045 C1 RU 2546045C1 RU 2013149883/28 A RU2013149883/28 A RU 2013149883/28A RU 2013149883 A RU2013149883 A RU 2013149883A RU 2546045 C1 RU2546045 C1 RU 2546045C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
membrane
phenanthroline
surfactants
ion
Prior art date
Application number
RU2013149883/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Михайловна Макарова
Елена Сергеевна Погорелова
Елена Григорьевна Кулапина
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского"
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 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2013149883/28A priority Critical patent/RU2546045C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546045C1 publication Critical patent/RU2546045C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Detergent Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used for potentiometric determination of anionic and cationic surfactants, such as alkyl sodium sulphates, alkylpyridinium and tetraalkylammonium salts in multicomponent mixtures, detergent and cleaning compositions, process solutions, waste water and medicinal preparations. According to the invention, an ion-selective electrode membrane consists of polyvinyl chloride as a polymer matrix, dibutyl phthalate as a plasticiser and an electrode-active compound containing copper and sodium dodecyl sulphate, wherein the electrode-active compound further contains 1,10-phenanthroline, wherein the copper, 1, 10-phenanthroline and sodium dodecyl sulphate are taken in ratio of 1:2:2, respectively, and components of the membrane are in a certain weight ratio.
EFFECT: invention enables to obtain a polymer membrane which is sensitive to homologues of alkylpyridinium, tetraalkylammonium and alkyl sodium sulphates, and producing an ion-selective electrode based on said membrane, for rapid quantitative determination of ionic surfactants in water bodies.
4 ex, 5 tbl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к аналитической химии к области потенциометрии, т.е. к ионоселективным электродам, которые могут быть использованы для потенциометрического определения анионных и катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ), например алкилсульфатов, солей алкилпиридиния, тетраалкиламмония в многокомпонентных смесях и для анализа моющих, чистящих композиций, технологических растворов, сточных вод.The invention relates to analytical chemistry in the field of potentiometry, i.e. to ion-selective electrodes, which can be used for potentiometric determination of anionic and cationic surfactants (surfactants), for example, alkyl sulfates, salts of alkylpyridinium, tetraalkylammonium in multicomponent mixtures and for the analysis of detergents, cleaning compositions, technological solutions, wastewater.

Заявляемая ионоселективная мембрана может быть использована для определения ионных (катионных, анионных) поверхностно-активных веществ в различных объектах, например лекарственных препаратах, шампунях, моющих, косметических средствах, сточных водах и др.The inventive ion-selective membrane can be used to determine ionic (cationic, anionic) surfactants in various objects, for example, drugs, shampoos, detergents, cosmetics, wastewater, etc.

Актуальным вопросом аналитической химии является контроль содержания поверхностно-активных веществ в моюще-чистящих, косметических и лекарственных средствах для контроля качества выпускаемой продукции, а также в сточных и природных водах на уровне предельно допустимых концентраций (ПДК) с целью охраны окружающей среды и здоровья человека. Эффективность контроля качества продукции, содержащей ПАВ, обеспечивается внедрением в практику химических и технологических производств современных физико-химических методов анализа, среди которых важное место занимает потенциометрический метод с ионоселективными электродами.A topical issue in analytical chemistry is the control of the content of surfactants in detergents, cosmetics, and medicines to control the quality of products, as well as in waste and natural waters at the maximum permissible concentrations (MPC) in order to protect the environment and human health. The effectiveness of quality control of products containing surfactants is ensured by the introduction of modern physical and chemical methods of analysis into the practice of chemical and technological industries, among which the potentiometric method with ion-selective electrodes occupies an important place.

Объектами настоящего исследования являются гомологи алкилсульфатов, алкилпиридиния и тетраалкиламмония, которые являются основой различных синтетических моющих средств (стиральных порошков, таблеток и жидкостей для посудомоечных машин, кондиционеров для белья, средств по уходу за волосами и кожей, обеззараживающих лекарственных средств и др.).The objects of this study are homologues of alkyl sulfates, alkyl pyridinium and tetraalkylammonium, which are the basis of various synthetic detergents (washing powders, tablets and liquids for dishwashers, fabric softeners, hair and skin care products, disinfecting medicines, etc.).

Для раздельного определения ионных ПАВ в жидких средах используются спектроскопические, электрофоретические, хроматографические методы, например, высокоэффективная жидкостная хроматография, электрохимические.For separate determination of ionic surfactants in liquid media, spectroscopic, electrophoretic, chromatographic methods are used, for example, high performance liquid chromatography, electrochemical.

Для определения гомологов алкилсульфатов натрия, солей алкилпиридиния и тетраалкиламмония в литературе предложено использовать спектрофотометрию (детергенты, шампуни, мыла, природные, промывочные и сточные воды), сорбционно- и экстракционно-фотометрический метод (природные и питьевые воды), хемилюминесценцию (модельные растворы, речная и питьевая вода, шампуни-кондиционеры), капиллярный электрофорез (продукты бытовой химии, зубная паста, косметические и фармацевтические препараты, природные и сточные воды, ил сточных вод), высокоэффективную жидкостную хроматографию (природные воды), ион-парная обращенно-фазовая хроматография (сточные воды предприятий), жидкостную хроматографию с масс-спектрометрическим детектором (речные и сточные воды, осадки сточных вод) [Кулапин А.И., Аринушкина Т.В. Методы раздельного определения синтетических поверхностно-активных веществ (обзор) // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2001 - Т.67, №11, - с.3; Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение. Санкт-Петербург: Профессия, 2005; Кулапина Е.Г., Чернова Р.К., Макарова Н.М., Погорелова Е.С. Методы определения синтетических поверхностно-активных веществ (обзор) // Обзорный журнал по химии. - 2013 - Т.3, №4, С.297-337].It was proposed to use spectrophotometry (detergents, shampoos, soaps, natural, flushing and waste waters), sorption and extraction-photometric methods (natural and drinking waters), chemiluminescence (model solutions, and drinking water, conditioner shampoos), capillary electrophoresis (household chemicals, toothpaste, cosmetics and pharmaceuticals, natural and waste water, sewage sludge), high effect conventional liquid chromatography (natural waters), ion-pair reversed-phase chromatography (wastewater of enterprises), liquid chromatography with mass spectrometric detector (river and wastewater, sewage sludge) [Kulapin AI, Arinushkina TV Methods for the separate determination of synthetic surfactants (review) // Factory Laboratory. Diagnostics of materials. - 2001 - T.67, No. 11, - p.3; Lange K.R. Surfactants: synthesis, properties, analysis, application. St. Petersburg: Profession, 2005; Kulapina E.G., Chernova R.K., Makarova N.M., Pogorelova E.S. Methods for the determination of synthetic surfactants (review) // Review Journal of Chemistry. - 2013 - T.3, No. 4, S.297-337].

Однако проведение анализа композиций синтетических моющих средств, косметических и лекарственных препаратов, сточных и природных вод и др. на содержание ионных ПАВ с использованием известных методик характеризуется трудоемкостью, токсичностью, сложностью аппаратурного оформления.However, the analysis of the compositions of synthetic detergents, cosmetics and medicines, waste and natural waters, etc. for the content of ionic surfactants using known methods is characterized by laboriousness, toxicity, and the complexity of the hardware design.

Одним из перспективных методов определения ионных поверхностно-активных веществ в сточных водах и синтетических моющих средствах является потенциометрия с использованием различных сенсоров, например, ионоселективных электродов (ИСЭ). Метод отличается экспрессностью, селективностью, простотой и доступностью оборудования.One of the promising methods for determining ionic surfactants in wastewater and synthetic detergents is potentiometry using various sensors, for example, ion-selective electrodes (ISE). The method is characterized by expressivity, selectivity, simplicity and accessibility of equipment.

Существуют твердоконтактные сенсоры для определения ионных ПАВ на основе ионных ассоциатов n-гексадецилтриметиламмония 1-пентансульфоната и тетрабутиламмония додецилсульфата. Данные ИСЭ могут количественно определять алкилбензол-сульфонаты, алкилсульфаты, эфиры алкилсульфатов, четвертичные аммониевые соли и жирные аминоксиды [Campbell W.C., Dowle Ch.J. European Patent Application GB 8716809 G01N 27/30, G01N 21/00. 16.07.1987].There are solid-state sensors for determining ionic surfactants based on the ionic associates of n-hexadecyltrimethylammonium 1-pentanesulfonate and tetrabutylammonium dodecyl sulfate. ISE data can quantify alkyl benzene sulfonates, alkyl sulfates, alkyl sulfate esters, quaternary ammonium salts and fatty amine oxides [Campbell W.C., Dowle Ch.J. European Patent Application GB 8716809 G01N 27/30, G01N 21/00. 07/16/1987].

Мембрана, сформированная из нерастворимого в воде полиэлектролита и поверхностно-активного вещества, к которому чувствителен электрод, предложена в патенте [Petrak K.L., Weller E.Ch. UK Patent application GB 2076545 A. 23.05.1980]. Полиэлектролиты были сформированы из мономеров: олефины, акрилаты, стиролы или виниловые эфиры. Сомономеры, которые могут быть использованы в дополнение к перечисленным выше, включают стирол, винилпиридин, винилацетат, винилхлорид, алкилакрилаты и метакрилаты. Катионные группы сомономеров могут содержать третичный атом азота, который переходит в четвертичный в процессе комплексообразования: пиридин, имидазол, хинолин, изохинолин, пиримидин, фенантролин, бензтиазол, пурин, пиразол, акридин или пиколин; анионные содержат карбоциклические или сульфогруппы. В качестве примеров электродно-активных компонентов мембраны были представлены комплексы поли(этилакрилат)10 - ко - (1-винилимидазол) и поли(этилакрилат)10 - ко -(3-бензил-1-винилимидазола хлорид).A membrane formed from a water-insoluble polyelectrolyte and a surfactant to which the electrode is sensitive is proposed in the patent [Petrak KL, Weller E.Ch. UK Patent application GB 2076545 A. 05.23.1980]. Polyelectrolytes were formed from monomers: olefins, acrylates, styrenes or vinyl esters. Comonomers that can be used in addition to those listed above include styrene, vinyl pyridine, vinyl acetate, vinyl chloride, alkyl acrylates and methacrylates. Cationic comonomer groups may contain a tertiary nitrogen atom, which transforms into a quaternary nitrogen during complexation: pyridine, imidazole, quinoline, isoquinoline, pyrimidine, phenanthroline, benzthiazole, purine, pyrazole, acridine or picoline; anionic ones contain carbocyclic or sulfo groups. Complexes of poly (ethyl acrylate) 10 - co - (1-vinylimidazole) and poly (ethyl acrylate) 10 - co - (3-benzyl-1-vinylimidazole chloride) complexes were presented as examples of electrode-active membrane components.

Известен способ ионометрического определения ионных ПАВ, основанный на применении ИСЭ с мембранами, содержащими в качестве ЭАВ ионные ассоциаты алкилсульфатов натрия с солями алкилпиридиния [Кулапин А.И., Михайлова A.M., Матерова Е.А. Селективные твердоконтактные электроды для определения ионогенных поверхностно-активных веществ // Электрохимия. 1998. - Т.34. - №4. - С.421].A known method of ionometric determination of ionic surfactants based on the use of ISE with membranes containing ionic associates of sodium alkyl sulfates with salts of alkyl pyridinium as an EIA [Kulapin AI, Mikhailova A.M., Materova EA Selective solid-contact electrodes for determining ionogenic surfactants // Electrochemistry. 1998.- T.34. - No. 4. - S. 421].

Способ раздельного определения катионных, анионных и неионных поверхностно-активных веществ потенциометрическим титрованием с ионоселективным электродом, содержащим мембрану на основе ионного ассоциата цетилпиридиния тетрафенилбората запатентован [Кулапин А.И., Аринушкина Т.В. Патент РФ 2141110 C1, № G01N 27/42 от 10.11.1999]. Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для раздельного определения ионных и неионных ПАВ в различных объектах, например шампунях, моющих средствах, сточных водах и др.A method for the separate determination of cationic, anionic and nonionic surfactants by potentiometric titration with an ion-selective electrode containing a membrane based on the ionic associate of cetylpyridinium tetraphenylborate has been patented [Kulapin A.I., Arinushkina T.V. RF patent 2141110 C1, No. G01N 27/42 of 11/10/1999]. The invention relates to the field of analytical chemistry and can be used for separate determination of ionic and nonionic surfactants in various objects, for example shampoos, detergents, wastewater, etc.

Однако интервал определяемых содержаний солей алкилсульфатов и алкилпиридиния у таких ИСЭ составляет 10-6(10-5)-10-2(10-3) моль/л, что не позволяет определять ионные поверхностно-активные вещества на уровне и ниже ПДК водоемов рыбохозяйственного значения. Время отклика таких электродов в разбавленных растворах составляет 2-3 мин, делая анализ длительным.However, the range of the determined contents of salts of alkyl sulfates and alkyl pyridinium in such ISEs is 10 -6 (10 -5 ) -10 -2 (10 -3 ) mol / l, which does not allow the determination of ionic surfactants at and below the MPC of fishery reservoirs . The response time of such electrodes in dilute solutions is 2-3 minutes, making the analysis long.

Известен комплекс [Co(1,10-фенантролин)2(Cl4H29NH2)]2+ Cl2·3H2O, в котором изучали антимикробные свойства против грамположительных и грамотрицательных бактерий и грибов [Kumar R.S., Arunachalam S. Synthesis, micellar properties, DNA binding and antimicrobial studies of some surfactant-cobalt(III) complexes // Biophysical Chemistry. 2008. - V.136. - P.136; Kumar R.S., Paul P., Riyasdeen A., Wagniéres G., van den Bergh H., Akbarsha M.A., Arunachalam S. Human serum albumin binding and cytotoxicity studies of sur-factant-cobalt(III) complex containing 1,10-phenanthroline ligand // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.2011. - V.86. - P.35-44].The known complex [Co (1,10-phenanthroline) 2 (C l4 H 29 NH 2 )] 2+ Cl 2 · 3H 2 O, which studied the antimicrobial properties against gram-positive and gram-negative bacteria and fungi [Kumar RS, Arunachalam S. Synthesis , micellar properties, DNA binding and antimicrobial studies of some surfactant-cobalt (III) complexes // Biophysical Chemistry. 2008 .-- V.136. - P.136; Kumar RS, Paul P., Riyasdeen A., Wagniéres G., van den Bergh H., Akbarsha MA, Arunachalam S. Human serum albumin binding and cytotoxicity studies of sur-factant-cobalt (III) complex containing 1,10-phenanthroline ligand // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2011. - V.86. - P.35-44].

Авторы [Nomura Т., Sato A. Adsorptive determination of copper(II) in solution as an ion-pair of bisneocuproinecopper(I) and dodecylsulfate ions on an electrode-separated piezoelectric quartz crystal // Analytica Chimica Acta. 1998. V.374. - P.291-296] адсорбировали ионную пару комплекса меди (I) с 2,9-диметил-1,10-фенантролином (неокупроином) и додецилсульфат-ионом на кварцевой пластине пьезоэлектрического кварцевого сенсора.Authors [Nomura T., Sato A. Adsorptive determination of copper (II) in solution as an ion-pair of bisneocuproinecopper (I) and dodecylsulfate ions on an electrode-separated piezoelectric quartz crystal // Analytica Chimica Acta. 1998. V.374. - P.291-296] adsorbed an ionic pair of a copper (I) complex with 2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline (non-cuproin) and dodecyl sulfate ion on a quartz plate of a piezoelectric quartz sensor.

Однако такие комплексы не были применены в потенциометрии.However, such complexes were not used in potentiometry.

Наиболее близкой к заявляемому патенту является работа [Щипунов Ю.А., Шумилина Е.В. Ассоциаты додецилсульфата с комплексами меди с алкильными производными диаминов. Оптические свойства и ионселективные электроды // Журн. аналит. химии. 1996. - Т.51. - №7. - С.758], в которой для изготовления ионоселективных электродов была предложена полимерная мембранная композиция на основе ассоциата комплекса меди с 1 N,N′-диалкилэтилендиамином и додецилсульфатом. Электроды позволяют проводить ионометрическое определение додецилсульфата натрия в воде в диапазоне концентраций от 10-6 до 8·10-3 М. Срок эксплуатации электродов составляет 7-8 месяцев; время отклика - 1 мин в концентрированных растворах (>3·10-4 М) и 3 мин в разбавленных растворах (<1·10-4 М).Closest to the claimed patent is the work [Schipunov Yu.A., Shumilina EV Associations of dodecyl sulfate with copper complexes with alkyl derivatives of diamines. Optical properties and ion-selective electrodes // Zh. analyte. chemistry. 1996.- T.51. - No. 7. - S.758], in which a polymer membrane composition based on an associate of a complex of copper with 1 N, N′-dialkylethylenediamine and dodecyl sulfate was proposed for the manufacture of ion-selective electrodes. The electrodes allow ionometric determination of sodium dodecyl sulfate in water in the concentration range from 10 -6 to 8 · 10 -3 M. The life of the electrodes is 7-8 months; response time - 1 min in concentrated solutions (> 3 · 10 -4 M) and 3 min in diluted solutions (<1 · 10 -4 M).

Однако у полученных нами электродов ниже предел обнаружения, дольше срок службы электрода и меньше время отклика в разбавленных растворах.However, the electrodes we obtained have a lower detection limit, longer electrode life, and shorter response time in dilute solutions.

Задачей изобретения является создание мембраны ИСЭ для экспрессного определения гомологов солей алкилпиридиния, тетраалкиламмония и алкилсульфатов в сточных водах, моющее-чистящих средствах, лекарственных препаратах и создание на основе полученной мембраны ионоселективного электрода, чувствительного к ионным ПАВ, для их количественного определения в водных средах.The objective of the invention is the creation of an ISE membrane for the rapid determination of homologues of salts of alkylpyridinium, tetraalkylammonium and alkyl sulfates in wastewater, detergents, pharmaceuticals and the creation of an ion-selective electrode sensitive to ionic surfactants based on the obtained membrane for their quantitative determination in aqueous media.

Техническим результатом является понижение предела обнаружения ионных ПАВ в водных средах, снижение погрешности определения результата, уменьшении времени отклика электрода в разбавленных растворах.The technical result is to lower the detection limit of ionic surfactants in aqueous media, to reduce the error in determining the result, to reduce the response time of the electrode in dilute solutions.

Поставленная задача решается тем, что мембрана ионоселективного электрода, состоящая из поливинилхлорида в качестве матрицы, дибутилфталата в качестве пластификатора и электродно-активного соединения, содержащего медь и додецилсульфат натрия, согласно решению электродно-активное соединение дополнительно содержит 1,10-фенантролин, причем медь, 1,10-фенантролин и додецилсульфат натрия взяты в соотношении 1:2:2 соответственно, а компоненты мембраны находятся в следующем соотношении, масс.%:The problem is solved in that the membrane of the ion-selective electrode, consisting of polyvinyl chloride as a matrix, dibutyl phthalate as a plasticizer and an electrode-active compound containing copper and sodium dodecyl sulfate, according to the solution, the electrode-active compound additionally contains 1,10-phenanthroline, and copper, 1,10-phenanthroline and sodium dodecyl sulfate are taken in a ratio of 1: 2: 2, respectively, and the membrane components are in the following ratio, wt.%:

ПоливинилхлоридPolyvinyl chloride 24,9-24,624.9-24.6 ДибутилфталатDibutyl phthalate 74,6-73,974.6-73.9 Электродно-активное соединениеElectrode active compound 0,5-1,50.5-1.5

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена конструкция твердоконтактного электрода, где позициями обозначены:Figure 1 presents the design of the solid contact electrode, where the positions indicated:

1 - токоотвод;1 - down conductor;

2 - поливинилхлоридная трубка;2 - polyvinyl chloride tube;

3 - графитовый стержень;3 - graphite rod;

4 - ионоселективная мембрана.4 - ion-selective membrane.

На фиг.2 изображена кривая насыщения (зависимости оптической плотности от объема 1,10-фенатролина) для определения состава комплекса медь-1,10-фенантролин.Figure 2 shows the saturation curve (the dependence of the optical density on the volume of 1,10-phenatrolin) to determine the composition of the complex copper-1,10-phenanthroline.

На фиг.3 приведено определение состава комплекса медь-1,10-фенантролин методом изомолярных серий.Figure 3 shows the determination of the composition of the copper-1,10-phenanthroline complex by the isomolar series method.

На фиг.4 представлена кривая титрования 10 мл 1·10-2 М раствора додецилсульфата натрия 5·10-2 М раствором комплекса меди (II) с 1,10-фенантролином.Figure 4 presents the titration curve of 10 ml of 1 · 10 -2 M solution of sodium dodecyl sulfate 5 · 10 -2 M solution of a complex of copper (II) with 1,10-phenanthroline.

На фиг.5 приведен график зависимости ЭДС (мВ) от времени эксперимента (с) при скачкообразном изменении концентрации раствора ДДС.Figure 5 shows a graph of the dependence of the EMF (mV) on the time of the experiment (s) with an abrupt change in the concentration of the DDS solution.

На фиг.6 представлен график зависимости ЭДС (мВ) от отрицательного логарифма концентрации (рС) анионных поверхностно-активных веществ: тетрадецилсульфата (ТТДС) (1), додецилсульфата (ДДС) (2) и гексадецилсульфата (ГДС) (3) натрия.Figure 6 shows a graph of EMF (mV) versus the negative logarithm of the concentration (pC) of anionic surfactants: tetradecyl sulfate (TTDS) (1), dodecyl sulfate (DDS) (2) and sodium hexadecyl sulfate (GDS) (3).

На фиг.7 представлен график зависимости ЭДС (мВ) от отрицательного логарифма концентрации (рС) катионных ПАВ: цетилтриметиламмония бромида (ЦТМА) (1), октадецилиридиния (ОДП) (2), цетилпиридиния (ЦП) (3) и бензилдиметилтетрадециламмония (БДМТДА) (4) хлоридов.Figure 7 shows a graph of the dependence of the emf (mV) on the negative logarithm of the concentration (pC) of cationic surfactants: cetyltrimethylammonium bromide (CTMA) (1), octadecyliridinium (NDP) (2), cetylpyridinium (CP) (3) and benzyl dimethyl tetradecylammonium (BD) ( (4) chlorides.

На фиг.8 представлена кривая титрования анионных ПАВ в промывной воде стиральной машины. Синтетическое моющее средство (CMC) - порошок «Ушастый нянь».On Fig presents a titration curve of anionic surfactants in the washing water of the washing machine. Synthetic Detergent (CMC) - Eared Nannies Powder.

На фиг.9 представлена кривая титрования анионных ПАВ в CMC порошке «Ушастый нянь».Figure 9 shows the titration curve of anionic surfactants in the Eared Nanny CMC powder.

На фиг.10 представлена кривая титрования катионных ПАВ в бальзаме для волос.Figure 10 shows the titration curve of cationic surfactants in hair balm.

На фиг.11 представлена кривая титрования катионных ПАВ в лекарственном препарате «Хлоргексидин».Figure 11 presents the titration curve of cationic surfactants in the drug "Chlorhexidine".

Заявляемая мембрана может быть использована для определения ионных ПАВ в сточных водах, промывных водах стиральных машин, синтетических моющих средствах, косметико-гигиенических препаратах, лекарственных средствах.The inventive membrane can be used to determine ionic surfactants in wastewater, washing water washing machines, synthetic detergents, cosmetics and hygiene products, medicines.

Как правило, для измерения ЭДС используют стандартный и индикаторный ионоселективные электроды (ИСЭ). Конструкция индикаторного ИСЭ содержит корпус электрода, представляющего собой поливинилхлоридную трубку 2 с графитовым стержнем 3 и токоотводом 1.As a rule, standard and indicator ion-selective electrodes (ISE) are used to measure EMF. The design of the indicator ISE contains an electrode housing, which is a polyvinyl chloride tube 2 with a graphite rod 3 and a collector 1.

Заявляемая мембрана 4 представляет собой эластичную пленку, содержащую порошок поливинилхлорида, предварительно растворенный в циклогексаноне, растворитель-пластификатор - дибутилфталат и ЭАВ - комплексное соединение меди (II) с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом.The inventive membrane 4 is an elastic film containing a powder of polyvinyl chloride, previously dissolved in cyclohexanone, a plasticizer solvent - dibutyl phthalate and EAB - a complex compound of copper (II) with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate.

Выполнение мембраны с использованием в качестве электродно-активного вещества сочетания меди с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом обеспечивает универсальность электрода, который может быть использован для определения гомологов как катионных, так и анионных ПАВ. Выбор в качестве комплексообразователя катионов меди (II) обусловлен тем, что соли меди не токсичны и комплекс меди и пиридина хорошо известен. В качестве лиганда выбран 1,10-фенантролин, так как в его структуре находится два третичных атома азота, прочно связанных в ароматические циклы. При реакции комплексообразования третичные атомы азота связываются с ионом меди (II) и становятся четвертичными. Таким образом, в получаемом электродно-активном веществе, входящем в состав мембраны потенциометрического сенсора, находятся четвертичные атомы азота, как и в определяемых нами ПАВах: солях тетраалкиламмония и алкилпиридиния, что позволяет получать воспроизводимые аналитические сигналы к указанным соединениям.The implementation of the membrane using a combination of copper with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate as the electrode-active substance ensures the universality of the electrode, which can be used to determine homologs of both cationic and anionic surfactants. The choice of copper (II) cations as a complexing agent is due to the fact that copper salts are non-toxic and the complex of copper and pyridine is well known. As the ligand, 1,10-phenanthroline was chosen, since its structure contains two tertiary nitrogen atoms, which are tightly bound in aromatic cycles. During the complexation reaction, tertiary nitrogen atoms bind to a copper (II) ion and become quaternary. Thus, in the resulting electrode-active substance, which is part of the membrane of the potentiometric sensor, there are quaternary nitrogen atoms, as well as in the surfactants we define: tetraalkylammonium salts and alkylpyridinium salts, which allows us to obtain reproducible analytical signals to these compounds.

Авторами разработана методика получения комплексного соединения. В химический стакан емкостью 100 мл помещают 25 мл раствора додецилсульфата натрия С=1·10-2 М и 25 мл раствора сульфата меди (II) С=1·10-1 М, добавляют 25 мл водно-спиртового раствора С=1·10-2 М 1,10-фенантролина. Полученный осадок голубого цвета отфильтровывают на фильтре Шотта (диаметр пор 40 нм) и промывают этиловым спиртом. Полученный осадок сушат при температуре 50-60°C (с целью избежания разложения электродно-активного вещества) в течение 5-6 часов для удаления влаги.The authors developed a method for producing complex compounds. In a 100 ml beaker, 25 ml of sodium dodecyl sulfate solution C = 1 · 10 -2 M and 25 ml of copper (II) sulfate solution C = 1 · 10 -1 M are placed, 25 ml of a water-alcohol solution C = 1 · 10 is added -2 M of 1,10-phenanthroline. The obtained blue precipitate was filtered off on a Schott filter (pore diameter 40 nm) and washed with ethanol. The resulting precipitate is dried at a temperature of 50-60 ° C (in order to avoid decomposition of the electrode-active substance) for 5-6 hours to remove moisture.

Изучен состав полученного комплекса меди с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом. Предварительно было проведено спектрофотометрическое исследование комплексообразования в системе медь (II) - 1,10-фенантролин в данных условиях эксперимента. Мольное соотношение меди (II) и 1,10-фенантролина в комплексе устанавливали методами насыщения и изомолярных серий. На графике (фиг.2) изображена кривая насыщения (зависимости оптической плотности от объема 1,10-фенантролина) для определения состава комплекса медь - 1,10-фенантролин, CCu=CPhen=5·10-2 М, VCu(II)=2 мл.The composition of the resulting complex of copper with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate was studied. A spectrophotometric study of the complexation in the copper (II) - 1,10-phenanthroline system under the given experimental conditions was previously performed. The molar ratio of copper (II) and 1,10-phenanthroline in the complex was determined by saturation and isomolar series methods. The graph (figure 2) shows the saturation curve (the dependence of optical density on the volume of 1,10-phenanthroline) to determine the composition of the complex copper - 1,10-phenanthroline, C Cu = C Phen = 5 · 10 -2 M, V Cu ( II) = 2 ml.

Из графика видно, что на каждый моль Cu2+ приходится 2 моль 1,10-фенантролина.The graph shows that for each mole of Cu 2+ there are 2 mol of 1,10-phenanthroline.

На фиг.3 приведено определение состава комплекса медь-1,10-фенантролин методом изомолярных серий: в пробирки наливают 0-9 частей 1,10-фенантролина (0-4,5 мл) CPhen=5·10-2 М и 10-1 часть сульфата меди (II) (5-0,5 мл) CCu=5·10-2 М.Figure 3 shows the determination of the composition of the copper-1,10-phenanthroline complex by the isomolar series method: 0-9 parts of 1,10-phenanthroline (0-4.5 ml) C Phen = 5 · 10 -2 M and 10 are poured into test tubes -1 part of copper (II) sulfate (5-0.5 ml) C Cu = 5 · 10 -2 M.

Максимумы изомолярных серий лежат в области мольных отношений 6,6:3,3, что соответствует составу комплекса Cu(II) - 1,10-фенантролин 1:2.The maxima of the isomolar series lie in the range of molar ratios of 6.6: 3.3, which corresponds to the composition of the complex Cu (II) - 1,10-phenanthroline 1: 2.

Состав электродно-активного вещества определяли путем обработки кривых потенциометрического титрования 1·10-2 М додецилсульфата натрия раствором комплекса меди с 1,10-фенантролином.The composition of the electrode-active substance was determined by processing the curves of potentiometric titration of 1 · 10 -2 M sodium dodecyl sulfate with a solution of a complex of copper with 1,10-phenanthroline.

На фиг.4 представлена кривая титрования 10 мл 1·10-2 М раствора додецилсульфата натрия 5·10-2 М раствором комплекса меди (II) с 1,10-фенантролином.Figure 4 presents the titration curve of 10 ml of 1 · 10 -2 M solution of sodium dodecyl sulfate 5 · 10 -2 M solution of a complex of copper (II) with 1,10-phenanthroline.

Таким образом, было установлено, что стехиометрические соотношения реагирующих компонентов ионного ассоциата [Cu(Phen)2]2+ и ДДС- - анионов составляет 1:2.Thus, it was found that the stoichiometric ratio of the reacting components of the ionic associate [Cu (Phen) 2 ] 2+ and DDS - - anions is 1: 2.

Изучались электродные и динамические свойства мембран на основе комплексного соединения [Cu(Phen)2]ДДС2. Сочетание меди с 1,10-фенантролином во внутренней сфере комплексного соединения препятствует вымыванию 1,10-фенантролина и обеспечивает устойчивость всего соединения, его малую растворимость, высокую ионообменную способность, что подтверждают экспериментальные исследования и сравнение свойств ионообменника с другим электродно-активным веществом (см. Таблицы 1, 2).We studied the electrode and dynamic properties of membranes based on the complex compound [Cu (Phen) 2 ] DDS 2 . The combination of copper with 1,10-phenanthroline in the inner sphere of the complex compound prevents the leaching of 1,10-phenanthroline and ensures the stability of the whole compound, its low solubility, high ion-exchange ability, which is confirmed by experimental studies and comparison of the properties of the ion exchanger with another electrode-active substance (see Tables 1, 2).

Таблица 1Table 1 Электродные свойства мембран на основе органических ионообменников (СЭАВ=1%, n=4, р=0,95)Electrode properties of membranes based on organic ion exchangers (With EAS = 1%, n = 4, p = 0.95) ЭАСEAS Определяемое ПАВDetectable Surfactant Ks K s Линейность, МLinearity, M Предел обнаруженияDetection limit Угловой коэффициент, мВ/рСAngular coefficient, mV / rС моль/лmol / l мг/лmg / l [Cu(Phen)2]ДЦС2 [Cu (Phen) 2 ] DCS 2 Цетилпиридиний хлоридCetylpyridinium chloride (3,1±0,4)·10-13 (3.1 ± 0.4) · 10 -13 1·10-4-1·10-6 1 · 10 -4 -1 · 10 -6 6·10-7 6 · 10 -7 0,110.11 55-5955-59 Додецилсульфат натрияSodium dodecyl sulfate 1·10-3-2·10-7 1 · 10 -3 -2 · 10 -7 1·10-7 1 · 10 -7 0,050.05 53-5753-57 ЦП-ДДСCPU-DDS Цетилпиридиний хлоридCetylpyridinium chloride (2,1±0,4)-10-12 (2.1 ± 0.4) -10 -12 1·10-3-1·10-6 1 · 10 -3 -1 · 10 -6 8·10-7 8 · 10 -7 0,270.27 54-5654-56 Додецилсульфат натрияSodium dodecyl sulfate 1·10-2-1·10-6 1 · 10 -2 -1 · 10 -6 7·10-7 7 · 10 -7 0,240.24 57-5857-58 [CuL2]ДДС2 L=N,N′-диалкилэтилендиамин[CuL 2 ] DDS 2 L = N, N′-dialkylethylenediamine Додецилсульфат натрияSodium dodecyl sulfate -- 8·10-3-1·10-6 8 · 10 -3 -1 · 10 -6 -- -- 55-6155-61 где Ks - произведение растворимости ионообменниковwhere K s is the solubility product of ion exchangers

В результате проведенных экспериментов и изучения свойств компонентов ЭАВ сделан вывод о том, что введение в состав мембран комплекса меди с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом приводит к снижению предела обнаружения ПАВ.As a result of the experiments and studying the properties of the components of the EAS, it was concluded that the introduction of a complex of membranes of copper with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate in the membranes reduces the detection limit of surfactants.

Исследованы динамические характеристики мембраны на основе комплекса Cu(Phen)2ДДС2 при скачкообразном изменении концентрации. Время установления стационарного потенциала (время отклика) сенсора во всем исследованном диапазоне концентраций не превышало 15 сек, что подтверждает приведенный график (фиг.5) зависимости ЭДС (мВ) от времени эксперимента (с) при скачкообразном изменении концентрации раствора ДДС.The dynamic characteristics of a membrane based on the Cu (Phen) 2 DDS 2 complex with an abrupt change in concentration are studied. The time to establish the stationary potential (response time) of the sensor in the entire studied range of concentrations did not exceed 15 seconds, which confirms the graph (Fig. 5) of the dependence of the emf (mV) on the experiment time (s) with an abrupt change in the concentration of the DDS solution.

Таблица 2table 2 Динамические свойства мембраны на основе ассоциатов Cu(Phen)2ДДС2 и ЦП-ДДС (сравнительная характеристика) (СЭАВ=1%, n=4, р=0,95)The dynamic properties of the membrane based on the associates Cu (Phen) 2 DDS 2 and CP-DDS (comparative characteristic) (With EAW = 1%, n = 4, p = 0.95) ЭАВEav изменение концентрацииconcentration change Время отклика, t95, сResponse time, t 95 , s Дрейф потенциала, мВ/сутPotential drift, mV / day Срок службы, месService life, month Cu(Phen)2ДДС2 Cu (Phen) 2 DDS 2 10-6-10-5 10 -6 -10 -5 11,0±0,511.0 ± 0.5 0,5-1,00.5-1.0 1212 10-5-10-4 10 -5 -10 -4 6,0±0,26.0 ± 0.2 10-4-10-3 10 -4 -10 -3 15,0±0,615.0 ± 0.6 ЦП-ДДСCPU-DDS 10-5-10-4 10 -5 -10 -4 35,0±2,035.0 ± 2.0 1,0-2,01.0-2.0 1212 10-4-10-3 10 -4 -10 -3 37,0±2,037.0 ± 2.0

Полученный сенсор на основе комплекса меди с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом характеризуется небольшим временем отклика, следовательно, обладает высокой ионно-обменной способностью.The resulting sensor based on a complex of copper with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate is characterized by a short response time, therefore, it has a high ion-exchange ability.

Время отклика исследуемого сенсора значительно ниже, чем для электрода на основе ионного ассоциата ЦП-ДДС, причем оно несколько меньше в разбавленных растворах ПАВ (см. Таблицу 2).The response time of the sensor under study is much shorter than for the electrode based on the ionic associate of CP-DDS, and it is somewhat shorter in diluted surfactant solutions (see Table 2).

При использовании комплекса меди с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом время отклика уменьшается, следовательно, происходит быстрый обмен ионами как с внутренней фазой комплекса (1,10-фенантролин), так и с внешней фазой (додецилсульфатанион) по сравнению с ранее изученным ионным ассоциатом додецилсульфата цетилпиридиния.When using a complex of copper with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate, the response time decreases, therefore, a rapid exchange of ions occurs both with the internal phase of the complex (1,10-phenanthroline) and with the external phase (dodecyl sulfatanion) compared to the previously studied ionic associate cetylpyridinium dodecyl sulfate.

Ниже приведены примеры выполнения мембраны с различной концентрацией ЭАВ:The following are examples of the implementation of membranes with different concentrations of EAS:

ЭАВ c=0,5%.EAS c = 0.5%.

В бюкс емкостью 10 мл помещали 1,6014 г или 74,6% дибутилфталата, 2-3 мл тетрагидрофурана и при постоянном перемешивании на магнитной мешалке при небольшом нагревании 50-60°C добавляли 0,0107 г или 0,5% комплексного соединения меди (II) с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом и 0,5338 г или 24,9% поливинилхлорида. Перемешивание продолжали до полной гомогенизации смеси. Мембранную композицию выливали в чашку Петри диаметром 95 мм и оставляли на воздухе до полного удаления тетрагидрофурана.1.6014 g or 74.6% of dibutyl phthalate, 2-3 ml of tetrahydrofuran were placed in a 10 ml bottle, and with constant stirring on a magnetic stirrer with slight heating at 50-60 ° C, 0.0107 g or 0.5% of copper complex compound was added. (II) with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate and 0.5338 g or 24.9% polyvinyl chloride. Stirring was continued until the mixture was completely homogenized. The membrane composition was poured into a Petri dish with a diameter of 95 mm and left in air until tetrahydrofuran was completely removed.

ПоливинилхлоридPolyvinyl chloride 24,9%24.9% ДибутилфталатDibutyl phthalate 74,6%74.6% Электродно-активное веществоElectrode active substance 0,5%0.5%

ЭАВ с=1,0%.EAS with = 1.0%.

В бюкс емкостью 10 мл помещали 1,6014 г или 74,2% дибутилфталата, 2-3 мл тетрагидрофурана и при постоянном перемешивании на магнитной мешалке при небольшом нагревании 50-60°C добавляли 0,0216 г или 1,0% комплексного соединения меди (II) с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом и 0,5338 г или 24,8% поливинилхлорида. Перемешивание продолжали до полной гомогенизации смеси. Мембранную композицию выливали в чашку Петри диаметром 95 мм и оставляли на воздухе до полного удаления тетрагидрофурана.In a 10 ml bottle, 1.6014 g or 74.2% of dibutyl phthalate, 2-3 ml of tetrahydrofuran were placed, and with constant stirring on a magnetic stirrer with slight heating at 50-60 ° C, 0.0216 g or 1.0% of copper complex compound was added. (II) with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate and 0.5338 g or 24.8% polyvinyl chloride. Stirring was continued until the mixture was completely homogenized. The membrane composition was poured into a Petri dish with a diameter of 95 mm and left in air until tetrahydrofuran was completely removed.

ПоливинилхлоридPolyvinyl chloride 24,8%24.8% ДибутилфталатDibutyl phthalate 74,2%74.2% Электродно-активное веществоElectrode active substance 1,0%1,0%

ЭАВ с=1,5%.EAS with = 1.5%.

В бюкс емкостью 10 мл помещали 1,6014 г или 73,9% дибутилфталата, 2-3 мл тетрагидрофурана и при постоянном перемешивании на магнитной мешалке при небольшом нагревании 50-60°C добавляли 0,0325 г или 1,5% комплексного соединения меди (II) с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом и 0,5338 г или 24,6% поливинилхлорида. Перемешивание продолжали до полной гомогенизации смеси. Мембранную композицию выливали в чашку Петри диаметром 95 мм и оставляли на воздухе до полного удаления тетрагидрофурана.1.6014 g or 73.9% of dibutyl phthalate, 2-3 ml of tetrahydrofuran were placed in a 10 ml bottle, and with constant stirring on a magnetic stirrer with slight heating at 50-60 ° C, 0.0325 g or 1.5% of copper complex compound was added. (II) with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate and 0.5338 g or 24.6% polyvinyl chloride. Stirring was continued until the mixture was completely homogenized. The membrane composition was poured into a Petri dish with a diameter of 95 mm and left in air until tetrahydrofuran was completely removed.

ПоливинилхлоридPolyvinyl chloride 24,6%24.6% ДибутилфталатDibutyl phthalate 73,9%73.9% Электродно-активное веществоElectrode active substance 1,5%1.5%

Полученную мембранную композицию использовали для изготовления твердоконтактных электродов: вырезали диск диаметром 7 мм и приклеивали к зачищенному и отполированному поливинилхлоридному корпусу клеем, содержащим 0,5 г поливинилхлорида, 0,25 г дибутилфталата и 5 мл циклогексанона. Изготовленные таким образом электроды кондиционировали в течение суток в 1·10-3 М растворе соответствующего ионного ПАВ.The obtained membrane composition was used for the manufacture of solid contact electrodes: a 7 mm diameter disk was cut out and glued to a cleaned and polished polyvinyl chloride case with glue containing 0.5 g of polyvinyl chloride, 0.25 g of dibutyl phthalate and 5 ml of cyclohexanone. The electrodes made in this way were conditioned for 1 day in a 1 · 10 -3 M solution of the corresponding ionic surfactant.

При ионометрическом измерении концентрации ионных ПАВ используют индикаторный электрод, который размещают в растворе поверхностно-активного вещества, а затем калибруют путем измерения электродных потенциалов (ЭДС) электрохимической цепи, составленной из индикаторного ИСЭ и стандартного хлоридсеребряного электрода по растворам ионных ПАВ с известной концентрацией.In the ionometric measurement of the concentration of ionic surfactants, an indicator electrode is used, which is placed in a solution of a surfactant, and then calibrated by measuring electrode potentials (EMF) of an electrochemical circuit composed of an indicator ISE and a standard silver chloride electrode using ionic surfactant solutions with a known concentration.

Измеряли зависимость величины ЭДС от концентрации растворов гомологов алкилпиридиния, тетраалкиламмония, алкилсульфатов.The EMF value was measured as a function of the concentration of solutions of homologues of alkyl pyridinium, tetraalkyl ammonium, and alkyl sulfates.

На фиг.6 представлен график зависимости ЭДС (мВ) от отрицательного логарифма концентрации (рС) анионных поверхностно-активных веществ: тетрадецилсульфата (ТТДС) (1), додецилсульфата (ДДС) (2) и гексадецилсульфата (ГДС) (3) натрия. ЭАВ: Cu(Phen)2ДДС2.Figure 6 shows a graph of EMF (mV) versus the negative logarithm of the concentration (pC) of anionic surfactants: tetradecyl sulfate (TTDS) (1), dodecyl sulfate (DDS) (2) and sodium hexadecyl sulfate (GDS) (3). ESA: Cu (Phen) 2 DDS 2 .

График зависимости ЭДС (мВ) от отрицательного логарифма концентрации (рС) катионных ПАВ: цетилтриметиламмония бромида (ЦТМА) (1), октадецилиридиния (ОДП) (2), цетилпиридиния (ЦП) (3) и бензилдиметилтетрадециламмония (БДМТДА) (4) хлоридов представлен на фиг.7. ЭАВ: Cu(Phen)2ДДС2.Dependence of EMF (mV) on the negative logarithm of the concentration (pC) of cationic surfactants: cetyltrimethylammonium bromide (CTMA) (1), octadecyliridinium (NDP) (2), cetylpyridinium (CP) (3) and benzyl dimethyl tetradecylammonium (4DM) in Fig.7. ESA: Cu (Phen) 2 DDS 2 .

Анионные функции выполняются в интервале концентраций 1·10-3-2·10-7 (1·10-7) М с угловыми коэффициентами 55±5 мВ/рС, катионные в интервале 5·10-4 (1·10-4)-1·10-6 (6·10-7) М с угловыми коэффициентами 60±7 мВ/рС. Эти характеристики свидетельствуют, что электрод проявляет чувствительность к ионным ПАВ согласно уравнению Нернста, лежащему в основе потенциометрического метода анализа.Anionic functions are performed in the concentration range 1 · 10 -3 -2 · 10 -7 (1 · 10 -7 ) M with angular coefficients 55 ± 5 mV / rС, cationic in the range 5 · 10 -4 (1 · 10 -4 ) -1 · 10 -6 (6 · 10 -7 ) M with angular coefficients of 60 ± 7 mV / rС. These characteristics indicate that the electrode is sensitive to ionic surfactants according to the Nernst equation that underlies the potentiometric analysis method.

Чувствительность (селективность) электрода к неионным ПАВ, гомологам ионных ПАВ и неорганическим ионам, входящим в состав сточных вод и синтетических моющих средств поясняется Таблицей 3, в которой представлены коэффициенты потенциометрической селективности к различным веществам для мембраны на основе Cu(Phen)2ДДС2.The sensitivity (selectivity) of the electrode to non-ionic surfactants, homologues of ionic surfactants and inorganic ions that are part of wastewater and synthetic detergents is illustrated in Table 3, which presents potentiometric selectivity coefficients for various substances for a membrane based on Cu (Phen) 2 DDS 2 .

Данные Таблицы 3 свидетельствуют о возможности применения электрода на основе выбранного ЭАВ для определения ионных ПАВ в сточных водах и синтетических моющих средствах.The data in Table 3 indicate the possibility of using an electrode based on the selected EAS for determining ionic surfactants in wastewater and synthetic detergents.

Таблица 3Table 3 Коэффициенты потенциометрической селективности к различным веществам (СЭАВ=1%, n=3, р=0,95)Coefficients of potentiometric selectivity to various substances (With EAS = 1%, n = 3, p = 0.95) Основной ионMain ion Мешающий ионInterfering ion Ксел To sat Нонилфенол-12Nonylphenol-12 (6,9±0,4)·10-3 (6.9 ± 0.4) · 10 -3 Cu2+ Cu 2+ (1,2±0,1)·10-2 (1.2 ± 0.1) · 10 -2 Ва2+ Ba 2+ (1,4±0,1)·10-2 (1.4 ± 0.1) · 10 -2 ЦетилпиридинийCetylpyridinium Na+ Na + (2,2±0,2)·10-2 (2.2 ± 0.2) · 10 -2 NH4+ NH 4+ (1,0±0,4)·10-2 (1.0 ± 0.4) · 10 -2 ОДПODP (2,9±0,4)·10-2 (2.9 ± 0.4) · 10 -2 ЦТМАCTMA (1,0±0,1)·10-1 (1.0 ± 0.1) · 10 -1 БДМТДАBDMTDA (2,3±0,1)·10-1 (2.3 ± 0.1) · 10 -1 Нонилфенол-12Nonylphenol-12 (6,1±0,3)·10-3 (6.1 ± 0.3) · 10 -3

Figure 00000001
Figure 00000001
(3,1±0,1)·10-2 (3.1 ± 0.1) · 10 -2 Cl- Cl - (1,6±0,2)·10-2 (1.6 ± 0.2) · 10 -2 ДодецилсульфатDodecyl sulfate
Figure 00000002
Figure 00000002
(1,4±0,4)·10-2 (1.4 ± 0.4) · 10 -2
Figure 00000003
Figure 00000003
(7,1±0,4)·10-2 (7.1 ± 0.4) · 10 -2
CH3COO- CH 3 COO - (1,5±0,1)·10-2 (1.5 ± 0.1) · 10 -2 ГДСGDS (1,0±0,2)·10-1 (1.0 ± 0.2) · 10 -1 ТТДСTTDS (2,3±0,1)·10-1 (2.3 ± 0.1) · 10 -1

Пример применения электрода с заявляемой мембраной для определения ионных ПАВ в сточных водах и промывных водах стиральных машин.An example of the use of an electrode with the claimed membrane for determining ionic surfactants in wastewater and washing water of washing machines.

В стакан для титрования пипеткой отбирают 30-50 мл сточной воды или 20-50 мл промывной воды от стиральных машин и помещают твердоконтактный селективный электрод. Хлоридсеребряный электрод сравнения помещают непосредственно в электрохимическую ячейку или соединяют с исследуемым раствором посредством солевого мостика, представляющего собой трубку, заполненную насыщенным раствором хлорида калия.In a titration beaker, 30-50 ml of wastewater or 20-50 ml of washing water from washing machines are pipetted and a solid contact selective electrode is placed. The silver chloride reference electrode is placed directly in the electrochemical cell or connected to the test solution by means of a salt bridge, which is a tube filled with a saturated solution of potassium chloride.

Пробу титруют 1·10-3 М раствором цетилпиридиния хлорида (для определения АПАВ) или додецилсульфатом натрия (для определения КПАВ), прибавляя по 0,1-0,2 мл титранта. Строят кривую титрования в координатах Е, мВ - V, мл и определяют точку эквивалентности (для анионных ПАВ в порошке) (фиг.8).The sample is titrated with a 1 · 10 -3 M solution of cetylpyridinium chloride (for the determination of ACAS) or sodium dodecyl sulfate (for the determination of surfactants), adding 0.1-0.2 ml of titrant. A titration curve is constructed in coordinates E, mV - V, ml and an equivalence point is determined (for anionic surfactants in powder) (Fig. 8).

Суммарное содержание анионных ПАВ пересчитывают на додецилсульфат натрия, катионных ПАВ - на цетилпиридиния хлорид.The total content of anionic surfactants is converted to sodium dodecyl sulfate, cationic surfactants to cetylpyridinium chloride.

Содержание ПАВ рассчитывают по формуле:The surfactant content is calculated by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Стит - концентрация раствора титранта, моль/л;where C tit - the concentration of the titrant solution, mol / l;

Vт.э - объем титранта в точке эквивалентности, мл;V TE - titrant volume at the equivalence point, ml;

Vал - объем аликвотной части раствора образца, мл;V al - the volume of an aliquot of the sample solution, ml;

М - молярная масса додецилсульфата натрия (для определения анионных ПАВ) или цетилпиридиния хлорида (для определения катионных ПАВ), г/моль.M is the molar mass of sodium dodecyl sulfate (for determining anionic surfactants) or cetylpyridinium chloride (for determining cationic surfactants), g / mol.

Таким образом, применение в качестве ЭАВ комплексного соединения Cu(Phen)2DDC2. позволяет проводить определение анионных и катионных ПАВ в сточных водах ниже уровня ПДК (ПДК для ДДС в водах водных объектов рыбохозяйственного значения составляет 0,5 мг/дм3 [Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. №20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения»]).Thus, the use of complex compound Cu (Phen) 2 DDC 2 as an EAS. allows determination of anionic and cationic surfactants in wastewater below the MPC level (MPC for DDS in the waters of fishery water bodies is 0.5 mg / dm 3 [Order of the Federal Agency for Fisheries of January 18, 2010 No. 20 “On approval of quality standards water of water bodies of fishery value, including standards of maximum permissible concentrations of harmful substances in the water of water bodies of fishery value ”]).

Пример применения электрода с заявляемой мембраной для определения анионных ПАВ в синтетических моющих средствах (CMC).An example of the use of an electrode with the inventive membrane for determining anionic surfactants in synthetic detergents (CMC).

0,2-0,5 г CMC (например, стиральный порошок «Ушастый нянь») растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе на 100 мл при нагревании на водяной бане. Отбирают аликвоту объемом 2-5 мл и титруют раствором цетилпиридиния хлорида для определения анионных ПАВ (Стит=1·10-2 М). Строят кривую титрования в координатах E, мВ - V, мл и определяют точку эквивалентности (фиг.9).0.2-0.5 g of CMC (for example, eared nannies washing powder) is dissolved in distilled water in a 100 ml volumetric flask when heated in a water bath. An aliquot of 2-5 ml was selected and titrated with a solution of cetylpyridinium chloride to determine anionic surfactants (C tit = 1 · 10 -2 M). A titration curve is constructed in the coordinates E, mV - V, ml and an equivalence point is determined (Fig. 9).

Суммарное содержание анионных ПАВ пересчитывается на додецилсульфат натрия.The total content of anionic surfactants is converted to sodium dodecyl sulfate.

Массовую долю анионных ПАВ в CMC рассчитывают по формуле:The mass fraction of anionic surfactants in CMC is calculated by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где СТИТ - концентрация раствора титранта, моль/л;where C TIT is the concentration of titrant solution, mol / l;

Vт.э - объем титранта в точке эквивалентности, мл;V TE - titrant volume at the equivalence point, ml;

Vк - объем колбы, мл;V to - the volume of the flask, ml;

М - молярная масса поверхностно-активного вещества, г/моль;M is the molar mass of the surfactant, g / mol;

Vал - объем аликвотной части раствора образца, мл;V al - the volume of an aliquot of the sample solution, ml;

mнавески - масса навески CMC, г.m hitch - weight of hitch CMC, g

Относительное стандартное отклонение по данным методикам не превышает 0,05.The relative standard deviation according to these methods does not exceed 0.05.

Пример применения электрода с заявляемой мембраной для определения ионных ПАВ в косметических препаратах.An example of the use of an electrode with the claimed membrane for the determination of ionic surfactants in cosmetic preparations.

2-3 г косметического препарата (например, шампунь «Nivea») растворяют в теплой дистиллированной воде в мерной колбе на 100 мл. Отбирают аликвоту объемом 2-5 мл и титруют раствором цетилпиридиния хлорида для определения анионных ПАВ (Стит=1·10-2 М) или додецилсульфатом натрия для определения КПАВ (Стит=1·10-3 М), прибавляя по 0,1-0,2 мл титранта. Строят кривую титрования в координатах E, мВ - V, мл и определяют точку эквивалентности (для катионных ПАВ в бальзаме для волос) (фиг.10).2-3 g of a cosmetic preparation (for example, Nivea shampoo) is dissolved in warm distilled water in a 100 ml volumetric flask. An aliquot of 2-5 ml was selected and titrated with a solution of cetylpyridinium chloride to determine anionic surfactants (With tit = 1 · 10 -2 M) or sodium dodecyl sulfate to determine the surfactants (With tit = 1 · 10 -3 M), adding 0.1 -0.2 ml of titrant. A titration curve is built in the coordinates E, mV - V, ml and an equivalence point is determined (for cationic surfactants in hair balm) (Fig. 10).

Суммарное содержание анионных ПАВ пересчитывается на додецилсульфат натрия, катионных - на цетилприметиламмоний бромид.The total content of anionic surfactants is converted to sodium dodecyl sulfate, cationic - to cetylprimethylammonium bromide.

Массовую долю ионных ПАВ в косметических средствах рассчитывают по формуле:The mass fraction of ionic surfactants in cosmetics is calculated by the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

где СТИТ - концентрация раствора титранта, моль/л;where C TIT is the concentration of titrant solution, mol / l;

Vт.э - объем титранта в точке эквивалентности, мл;V TE - titrant volume at the equivalence point, ml;

Vк - объем колбы, мл;V to - the volume of the flask, ml;

М - молярная масса поверхностно-активного вещества, г/моль;M is the molar mass of the surfactant, g / mol;

Vал - объем аликвотной части раствора образца, мл;V al - the volume of an aliquot of the sample solution, ml;

mнавески - масса навески CMC, г.m hitch - weight of hitch CMC, g

Относительное стандартное отклонение по данным методикам не превышает 0,05.The relative standard deviation according to these methods does not exceed 0.05.

Разработанная методика может использоваться для определения ионных поверхностно-активных веществ в других косметических препаратах (бальзамах и средствах для волос).The developed technique can be used to determine ionic surfactants in other cosmetic preparations (balms and hair products).

Пример применения электрода с заявляемой мембраной для определения катионных ПАЕ в лекарственном препарате «Хлоргексидин».An example of the use of an electrode with the claimed membrane for the determination of cationic PAEs in the drug “Chlorhexidine”.

В стакан для титрования пипеткой отбирают 10 мл лекарственного препарата антисептика «Хлоргексидина» и помещают твердоконтактный селективный электрод. Хлоридсеребряный электрод сравнения соединяют с исследуемым раствором посредством солевого мостика, представляющего собой трубку, заполненную насыщенным раствором хлорида калия.In a titration beaker, 10 ml of the Chlorhexidine antiseptic drug are pipetted and a solid contact selective electrode is placed. A silver chloride reference electrode is connected to the test solution by means of a salt bridge, which is a tube filled with a saturated solution of potassium chloride.

Пробу титруют 5·10-3 М раствором додецилсульфата, прибавляя по 0,1-0,2 мл титранта. Строят кривую титрования в координатах Е, мВ - V, мл и определяют точку эквивалентности (фиг.11).The sample is titrated with a 5 · 10 -3 M dodecyl sulfate solution, adding 0.1-0.2 ml of titrant. A titration curve is built in the coordinates E, mV - V, ml and an equivalence point is determined (Fig. 11).

Суммарное содержание катионных ПАВ пересчитывается на хлоргексидин.The total content of cationic surfactants is converted to chlorhexidine.

Содержание катионного ПАВ рассчитывают по формуле:The content of cationic surfactants is calculated by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Стит - концентрация раствора титранта, моль/л;where C tit - the concentration of the titrant solution, mol / l;

Vт.э - объем титранта в точке эквивалентности, мл;V TE - titrant volume at the equivalence point, ml;

Vал - объем аликвотной части раствора образца, мл;V al - the volume of an aliquot of the sample solution, ml;

М - молярная масса хлоргексидина, г/моль.M is the molar mass of chlorhexidine, g / mol.

Относительное стандартное отклонение по данным методикам не превышает 0,05.The relative standard deviation according to these methods does not exceed 0.05.

Разработанная методика может использоваться для определения катионных поверхностно-активных веществ в других ПАВ-содержащих лекарственных препаратах. Правильность контролировали методом «введено-найдено».The developed technique can be used to determine cationic surfactants in other surfactant-containing drugs. Correctness was monitored by the input-found method.

Таблица 4Table 4 Результаты определения содержания ионных ПАВ в различных объектах (n=3, Р=0,95)The results of determining the content of ionic surfactants in various objects (n = 3, P = 0.95) ОбъектAn object ПАВSurfactant Содержание

Figure 00000008
, масс. %Content
Figure 00000008
mass. % SrSr Введено, мгMg Найдено
Figure 00000009
, мг
Found
Figure 00000009
mg
Относительная погрешность, %Relative error,% Промывная вода от стиральной машиныRinse water from the washing machine АнионныеAnionic 9,28±0,68*9.28 ± 0.68 * 0,030,03 0,580.58 0,56±0,040.56 ± 0.04 3,43.4 Порошок «Ушастый нянь»Eared Nannies Powder АнионныеAnionic 15,00±0,5215.00 ± 0.52 0,010.01 0,860.86 0,88±0,040.88 ± 0.04 2,32,3 Шампунь «Nivea»Shampoo "Nivea" АнионныеAnionic 6,40±0,486.40 ± 0.48 0,030,03 4,324.32 4,43±0,344.43 ± 0.34 2,32,3 Средство по уходу за окрашенными волосами «LOREAL»Dyed hair care product “LOREAL” КатионныеCationic 0,93±0,050.93 ± 0.05 0,020.02 0,730.73 0,75±0,050.75 ± 0.05 2,72.7 ХлоргексидинChlorhexidine КатионныеCationic 0,057±0,0040,057 ± 0,004 0,030,03 -- -- -- * мг/л* mg / l

Таблица 5Table 5 Результаты определения катионных ПАВ в лекарственных препаратах (n=3, Р=0,95)The results of the determination of cationic surfactants in drugs (n = 3, P = 0.95) ОбъектAn object Определяемые КЛАВIdentified by KLAV Содержание ПАВ (декларированное)The content of surfactants (declared) Найдено

Figure 00000009
Found
Figure 00000009
SrSr ХлоргексидинChlorhexidine хлоргексидинchlorhexidine 0,05% (0,5 мг/мл)0.05% (0.5 mg / ml) (0,057±0,004)%(0.057 ± 0.004)% 0,030,03

Подводя итог вышесказанному, полученные значения коэффициентов потенциометрической селективности позволили сделать прогноз о возможности применения разработанного потенциометрического сенсора на основе комплексного соединения меди (II) с 1,10-фенантролином и додецилсульфатом для определения ионных ПАВ в сточных водах и синтетических моющих средствах при высоких концентрациях неионных ПАВ и неорганических ионов: Cu2+, Ва2+, Na+,

Figure 00000010
,
Figure 00000011
, Cl-,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
, СН3СОО-. Полученная мембрана ИСЭ на основе соединения Cu(Phen)2DDC2 обладает высокой чувствительностью к ионным ПАВ благодаря его устойчивости и низкой растворимости (произведение растворимости составляет (3,1±0,4)·10-13. Чем ниже растворимость ЭАВ, тем выше чувствительность электрода.To summarize the above, the obtained values of the potentiometric selectivity coefficients made it possible to predict the possibility of using the developed potentiometric sensor based on a complex compound of copper (II) with 1,10-phenanthroline and dodecyl sulfate for determining ionic surfactants in wastewater and synthetic detergents at high concentrations of nonionic surfactants and inorganic ions: Cu 2+ , Ba 2+ , Na + ,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
, Cl - ,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
, CH 3 COO - . The obtained ISE membrane based on the compound Cu (Phen) 2 DDC 2 is highly sensitive to ionic surfactants due to its stability and low solubility (the solubility product is (3.1 ± 0.4) · 10 -13 . The lower the solubility of the ESA, the higher electrode sensitivity.

Мембранная композиция обеспечивает широкий диапазон определяемых содержаний ПАВ: 1·10-3 (1·10-4)-1·10-6 (2·10-7) М. При этом высокие свойства используемого в мембране ЭАВ обеспечивают низкий предел обнаружения ПАВ: 6·10-7 (1·10-7) М. Это позволяет использовать электрод для анализа ионных ПАВ в сточных водах ниже уровня ПДК в водах водных объектов рыбохозяйственного значения.The membrane composition provides a wide range of detectable surfactant contents: 1 · 10 -3 (1 · 10 -4 ) -1 · 10 -6 (2 · 10 -7 ) M. At the same time, the high properties of the surfactant used in the membrane provide a low detection limit for surfactants: 6 · 10 -7 (1 · 10 -7 ) M. This allows you to use the electrode for the analysis of ionic surfactants in wastewater below the MPC level in the waters of fishery water bodies.

Угловой коэффициент электродных функций ИСЭ в растворах ионных ПАВ составляет 54-59 мВ/рС.The angular coefficient of the electrode functions of the ISE in solutions of ionic surfactants is 54-59 mV / rS.

Время отклика полученного электрода составляет 15 с, причем в разбавленных растворах (10-6-10-4 М) потенциал устанавливается быстрее, чем в более концентрированных.The response time of the obtained electrode is 15 s, and in diluted solutions (10 -6 -10 -4 M) the potential is established faster than in more concentrated ones.

Таким образом, полученная мембранная композиция для ИСЭ расширяет функциональные возможности экспрессного определения ионных ПАВ в различных водных объектах, синтетических моющих средствах, некоторых лекарственных препаратах.Thus, the obtained membrane composition for ISE expands the functionality of the express determination of ionic surfactants in various water bodies, synthetic detergents, and some drugs.

Claims (1)

Мембрана ионоселективного электрода, состоящая из поливинилхлорида в качестве матрицы, дибутилфталата в качестве пластификатора и электродно-активного соединения, содержащего медь и додецилсульфат натрия, отличающаяся тем, что электродно-активное соединение дополнительно содержит 1,10-фенантролин, причем медь, 1,10-фенантролин и додецилсульфат натрия взяты в соотношении 1:2:2 соответственно, а компоненты мембраны находятся в следующем соотношении, масс.%:
Поливинилхлорид 24,9-24,6 Дибутилфталат 74,6-73,9 Электродно-активное соединение 0,5-1,5
An ion-selective electrode membrane consisting of polyvinyl chloride as a matrix, dibutyl phthalate as a plasticizer and an electrode-active compound containing copper and sodium dodecyl sulfate, characterized in that the electrode-active compound additionally contains 1,10-phenanthroline, and copper, 1,10- phenanthroline and sodium dodecyl sulfate are taken in a ratio of 1: 2: 2, respectively, and the membrane components are in the following ratio, wt.%:
Polyvinyl chloride 24.9-24.6 Dibutyl phthalate 74.6-73.9 Electrode active compound 0.5-1.5
RU2013149883/28A 2013-11-07 2013-11-07 Ion-selective membrane for determining ionic surfactants RU2546045C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013149883/28A RU2546045C1 (en) 2013-11-07 2013-11-07 Ion-selective membrane for determining ionic surfactants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013149883/28A RU2546045C1 (en) 2013-11-07 2013-11-07 Ion-selective membrane for determining ionic surfactants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2546045C1 true RU2546045C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53295706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013149883/28A RU2546045C1 (en) 2013-11-07 2013-11-07 Ion-selective membrane for determining ionic surfactants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546045C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU898314A1 (en) * 1979-08-08 1982-01-15 Предприятие П/Я М-5534 Ion selective membrane electrode
SU1712858A1 (en) * 1989-06-30 1992-02-15 Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева Composition of ion-selective electrode membrane
RU2056631C1 (en) * 1983-07-14 1996-03-20 Карачевцев Геннадий Васильевич Method of identification of impurity
EP0927884A2 (en) * 1997-12-29 1999-07-07 TAIYO YUDEN KABUSHIKI KAISHA (also trading as TAIYO YUDEN CO., LTD.) Ion sensor and ion sensor plate
WO2001088524A1 (en) * 2000-05-12 2001-11-22 Therasense, Inc. Electrodes with multilayer membranes and methods of using and making the electrodes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU898314A1 (en) * 1979-08-08 1982-01-15 Предприятие П/Я М-5534 Ion selective membrane electrode
RU2056631C1 (en) * 1983-07-14 1996-03-20 Карачевцев Геннадий Васильевич Method of identification of impurity
SU1712858A1 (en) * 1989-06-30 1992-02-15 Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева Composition of ion-selective electrode membrane
EP0927884A2 (en) * 1997-12-29 1999-07-07 TAIYO YUDEN KABUSHIKI KAISHA (also trading as TAIYO YUDEN CO., LTD.) Ion sensor and ion sensor plate
WO2001088524A1 (en) * 2000-05-12 2001-11-22 Therasense, Inc. Electrodes with multilayer membranes and methods of using and making the electrodes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Щипунов Ю.А., Шумилина Е.В. Ассоциаты додецилсульфата с комплексами меди с алкильными производными диаминов. Оптические свойства и ионселективные электроды // Журн. аналит. химии. 1996. - Т.51. - N7. - С.758. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zahran et al. Ion-selective electrodes based on a pyridyl-containing triazolophane: altering halide selectivity by combining dipole-promoted cooperativity with hydrogen bonding
Mohamed et al. Septonex–tetraphenylborate screen-printed ion selective electrode for the potentiometric determination of Septonex in pharmaceutical preparations
Wróblewski et al. Uranyl salophenes as ionophores for phosphate-selective electrodes
Jalali et al. Preparation of a novel iodide-selective electrode based on iodide-miconazole ion-pair and its application to pharmaceutical analysis
Peng et al. Potentiometric response of ion-selective membranes with ionic liquids as ion-exchanger and plasticizer
Abbas et al. Cetylpyridinium–iodomercurate PVC membrane ion selective electrode for the determination of cetylpyridinium cation in Ezafluor mouth wash and as a detector for some potentiometric titrations
Ganjali et al. La (III) selective membrane sensor based on a new NN Schiff’s base
Makarova et al. New potentiometric sensors based on ionic associates of sodium dodecylsulfate and cationic complexes of copper (II) with some organic reagents
RU2546045C1 (en) Ion-selective membrane for determining ionic surfactants
Galović et al. Potentiometric titration of micromolar levels of anionic surfactants in model effluents using a sensitive potentiometric sensor
Szczepaniak Mercurated polystyrene as a sensor for anionic surfactants in ion-selective polymeric membrane electrodes
RU2531130C1 (en) Membrane of ionselective electrode for determination of ion surface-active substances in sewages and synthetic detergents
Farhadi et al. Triiodide Ion‐Selective Polymeric Membrane Electrode Based on a Ketoconazole‐Triiodide Ion Pair
Rivera-Duarte et al. Response of the Cu (II) ion selective electrode to Cu titration in artificial and natural shore seawater and in the measurement of the Cu complexation capacity
Sadeghi et al. Triiodide PVC membrane electrodes based on charge-transfer complexes
Khedr et al. Potentiometric determination of alkyl dimethyl hydroxyethyl ammonium surfactant by a new chemically modified carbon past electrode
Ammar et al. Quantitative determination of duloxetine hydrochloride in pharmaceuticals and urine using prepared ion selective membrane electrode
Mostafa PVC matrix membrane sensor for potentiometric determination of cetylpyridinium chloride
Aglan et al. Determination of aluminum (III) by using a modified carbon paste selective electrode
Sak-Bosnar et al. New potentiometric sensor for determination of low levels of anionic surfactants in industrial effluents
Farhadi et al. Clotrimazole-triiodide ion association as an ion exchanger for a triiodide ion-selective electrode
Devi et al. A new PVC membrane ion selective electrode for determination of cationic surfactant in mouthwash
Abou Al Alamein et al. A green stability indicating ISE-potentiometric method for the monitoring of chlorhexidine in the presence of its rapidly absorbed toxic degradation product; a kinetic study
Ardakani et al. Salicylate poly (vinyl chloride) membrane electrode based on (2-[(E)-2-(4-nitrophenyl) hydrazono]-1-phenyl-2-(2-quinolyl)-1-ethanone) Cu (II)
Khaled et al. Surfactants

Legal Events

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

Effective date: 20151108

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161227