RU2634091C1 - Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах - Google Patents
Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634091C1 RU2634091C1 RU2016121952A RU2016121952A RU2634091C1 RU 2634091 C1 RU2634091 C1 RU 2634091C1 RU 2016121952 A RU2016121952 A RU 2016121952A RU 2016121952 A RU2016121952 A RU 2016121952A RU 2634091 C1 RU2634091 C1 RU 2634091C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aniline
- water
- indicator electrode
- electrode
- determination
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроаналитической химии, направлено на определение анилина - одного из приоритетных токсичных загрязнителей, и может быть использовано для анализа питьевой, поверхностной воды и других водных объектов. Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах с помощью трехэлектродной системы включает предварительную модифицирующую электрохимическую обработку стеклоуглеродного индикаторного электрода системы, электрохимическое осаждение анилина на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление анилина при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию на вольтамперной кривой аналитического сигнала, идентификацию пика анилина на вольтамперной кривой и определение концентрации анилина по величине пика анилина. Предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводят в водном растворе 0,1 М сульфата натрия с добавлением бутанола в соотношении объемных частей 19:1 соответственно. Изобретение обеспечивает экспрессный способ, позволяющий определять анилин в воде и водных объектах на уровне и ниже ПДК с возможностью регистрации и однозначного измерения аналитического сигнала анилина.
Description
Изобретение относится к электроаналитической химии, направлено на определение анилина - одного из приоритетных токсичных загрязнителей, и может быть использовано для анализа питьевой, поверхностной воды и других водных объектов.
В настоящее время известны вольтамперометрические методы определения анилина с использованием твердых индикаторных электродов из платины и углеродного материала, подвергшихся предварительной обработке (механической, химической, термической, электрохимической) или последовательному сочетанию нескольких.
Известен способ определения анилина и изучения его электрохимических свойств в органических растворах [Жин М., Жингью Ю., Янкин Ксиа. Электрохимическое и спектрохимическое исследование анилина в органической среде и механизма его антиденатонационного действия // Электрохимия. 2006. Т. 42. №9. С. 1071-1076]. Способ заключается в регистрации циклических вольтамперных (ЦВА) кривых в трехэлектродной ячейке с использованием органического растворителя 1,2-дихлорэтана. Измерительные циклы включают электрохимическое окисление анилина (2 мМ раствор) в растворе 1,2-дихлорэтана на круглом (d=2 мм) платиновом рабочем электроде, регистрацию вольтамперной кривой, идентификацию пика электроокисления анилина на первой анодной ЦВА-кривой при потенциале 1,15 В, который постепенно исчезает. В последующих циклах появляется новая окислительно-восстановительная пара пиков в области потенциалов от +0,25 до +0,95 В.
К существенным недостаткам способа относятся: недостаточная чувствительность определения анилина - не достигается предельно допустимая концентрация (ПДК) анилина (в питьевой воде 0,1 мг/дм3); исчезновение пика окисления анилина и увеличение пиков новой окислительно-восстановительной пары, что делает невозможным выбрать аналитический сигнал анилина с целью использования его для количественных измерений.
Известен способ вольтамперометрического определения анилина 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 анилина в анализируемых водных растворах. Аналитическим сигналом является высота пика анилина на вольтамперной кривой в области потенциалов от +0,85 до +0,88 В.
Однако перед вольтамперометрическим определением анилина требуется предварительное разделение и концентрирование пробы в стадии пробоподготовки, осуществляемые с помощью твердофазной экстракции на нейтральных полимерных сорбентах из семейства стиросорбов (сверхсшитых полистиролов типа 31 МЭГ или пурисеп). Для этого пробу воды объемом 100-200 мл подкисляют конц. HCl до рН=2-2,5 и со скоростью 5 см3/мин пропускают через сорбционный патрон, содержащий 0,1 г стиросорба, предварительно кондиционированного 5,0 см3 этилового спирта, 10,0 см3 тридистиллированной воды. Патрон промывают 10,0 см3 тридистиллированной водой и элюируют анилин 10,0 см3 смеси ацетонитрила и тридистиллированной воды в соотношении 4:6. Элюат нейтрализуют до рН=8-8,5 раствором HCl. После этого элюат помещают в кварцевый стаканчик вместимостью 20 см3, в который вносят 0,17 г натрия кислого виннокислого (NaC4H5O6). Проводят вольтамперометрическое определение при потенциале электролиза -0,1 В. Время электролиза составляет от 20 до 60 с. Концентрацию анилина определяют по высоте анодного пика в диапазоне потенциалов от +0,85 до +0,88 В.
Недостатком вышеописанного способа является значительная продолжительность измерений (1-1,5 час), связанная с разделением и концентрированием анилина в сорбционном патроне и с необходимостью проведения нескольких измерительных циклов (до 5) для получения воспроизводимого результата.
Известен наиболее близкий к предлагаемому изобретению способ вольтамперометрического определения анилина в водных растворах на стеклоуглеродных электродах [Ускова И.К., Булгакова О.Н., Иванова Н.В., Невоструев В.А. Циклическая вольтамперометрия анилина на стеклоуглеродных электродах // Ползуновский вестник. 2009. №3. С. 129-133].
Для повышения чувствительности и воспроизводимости определений индикаторный стеклоуглеродный электрод подвергают предварительной электрохимической обработке с использованием раствора определенного состава и режимов обработки. Электрохимически обработанный электрод используют для вольтамперометрического определения анилина в анализируемых водных растворах. Аналитическим сигналом является высота пика анилина на вольтамперной кривой в области потенциалов от +0,70 до +0,75 В. Определение анилина на стержневом электрохимически модифицированном стеклоуглеродном электроде методом циклической вольтамперометрии возможно в интервале концентраций (2÷85)⋅10-7 моль/л при скорости линейной развертки потенциала 200 мВ/с.
Основным недостатком вышеописанного способа является осложнение ЦВА-кривых дополнительными пиками окисления анилина, что приводит к затруднению корректного измерения высоты аналитического сигнала анилина.
Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является разработка экспрессной методики, позволяющей определять анилин в воде и водных объектах на уровне и ниже ПДК без сложного длительного предварительного разделения и концентрирования пробы на стадии пробоподготовки с возможностью регистрации и однозначного измерения аналитического сигнала анилина.
Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах с помощью трехэлектродной системы заключается в предварительной модифицирующей электрохимической обработке стеклоуглеродного индикаторного электрода системы, проведении измерений концентрации анилина в воде, включающих электрохимическое осаждение анилина на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление анилина при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию на вольтамперной кривой аналитического сигнала в виде пика, идентификацию пика анилина на вольтамперной кривой и определение концентрации анилина по величине пика анилина. При этом предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводят в водном растворе 0,1 М сульфата натрия с добавлением бутанола в соотношении объемных частей 19:1 соответственно.
По предлагаемому способу вольтамперометрического (ВА) определения анилина в воде используют три идентичных стержневых стеклоуглеродных электрода, подключенных к измерительной аппаратуре в трехэлектродном режиме, применяемых в качестве индикаторного (ИЭ), сравнения (ЭС) и вспомогательного (ВЭ) электродов. 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 электрическим током с помощью внешнего источника тока. Для модификации поверхности ИЭ в качестве обрабатывающего электролита используют водный раствор 0,10±0,09 М сульфата натрия с добавлением бутанола (объемное соотношение 19:1). Для модификации ЭС и ВЭ в качестве обрабатывающего электролита используют водный раствор 0,10±0,09 М гидроксида калия с добавлением ацетона (объемное соотношение 19:1). Малое время 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 анилина в воде на стеклоуглеродном индикаторном электроде, предварительно электрохимически модифицированном в водном растворе 0,1 М сульфата натрия Na2SO4 с добавлением бутанола (объемное соотношение 19:1), включает:
1) концентрирование анилина на модифицированной поверхности ИЭ (в течение 60 с);
2) последующее электроокисление анилина при изменении потенциала со скоростью линейной развертки потенциала υразв=100 мВ/с с регистрацией на вольтамперной кривой аналитического сигнала в виде пика. Определение концентрации осуществляется по величине тока пика электроокисления анилина на анодной кривой при потенциале +0,695±0,005 В. В качестве фонового электролита используется 0,1 М раствор натрия кислого виннокислого (NaC4H5O6). Вольтамперные кривые регистрируют в интервале потенциалов от -0,1 до +1,3 В. Продолжительность накопления τ=60 с.
Модификация электродной поверхности ИЭ обрабатывающим электролитом водного раствора Na2SO4 с добавлением бутанола в объемном соотношении 19:1 соответственно увеличивает количество активных центров для адсорбции анилина и его последующего электроокисления. Увеличение количества активных центров способствует повышению концентрации анилина на поверхности электрода, что, в свою очередь, приводит к увеличению чувствительности его определения.
Вышеописанные условия модифицирования электродов позволяют проводить анализ на содержание анилина на уровне ПДК без предварительного концентрирования проб и сократить продолжительность анализа, общее время анализа одного раствора составляет до 5 мин.
Стандартные растворы анилина готовили из аттестованного раствора анилина (концентрации с=1,0 мг/см3) с относительной погрешностью аттестованного значения 1% (при доверительной вероятности Р=0,95). После обработки индикаторного электрода в растворе сульфата натрия с добавлением бутанола в условиях вольтамперометрического определения анилина фоновые ВА-кривые характеризуются отсутствием каких-либо пиков, рабочая область потенциалов ограничена в положительной области потенциалом +1,1 В. Сходимые BA-кривые регистрируются начиная с первой или второй кривой.
Получены прямолинейные зависимости в области концентрации (0,3÷9)⋅10-7 моль/л анилина, сходимость которых не ниже 75%, воспроизводимость - не ниже 60%. Таким образом, содержание анилина в воде может быть определено уже на уровне 0,004 мкг/мл (0,04 ПДК).
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, снад=8⋅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=4⋅10-8 моль/л, где S0 - стандартное отклонение при измерении сигнала холостого опыта; а - коэффициент чувствительности, равный тангенсу угла наклона прямолинейного участка градуировочной прямой I=а⋅с+в, где с - концентрация аналита.
Таким образом, предлагаемый способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах достигает:
- определение анилина в воде на уровне 0,004 мкг/мл (0,04 ПДК);
- сокращение времени определений анилина в воде до 5 мин;
- упрощение методики определений, не требующей предварительного концентрирования и многостадийной пробоподготовки;
- однозначную регистрацию и измерение аналитического сигнала анилина благодаря отсутствию дополнительных пиков на ВА-кривых, что обусловлено модификацией электродной поверхности индикаторного электрода обрабатывающим электролитом (водный раствор 0,1 М сульфата натрия с добавлением бутанола в соотношении объемных частей 19:1 соответственно).
Claims (1)
- Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах с помощью трехэлектродной системы, включающий предварительную модифицирующую электрохимическую обработку стеклоуглеродного индикаторного электрода системы, проведение измерений концентрации анилина в воде, включающих электрохимическое осаждение анилина на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление анилина при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию на вольтамперной кривой аналитического сигнала, идентификацию пика анилина на вольтамперной кривой и определение концентрации анилина по величине пика анилина, характеризующийся тем, что предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводят в водном растворе 0,1 М сульфата натрия с добавлением бутанола в соотношении объемных частей 19:1 соответственно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121952A RU2634091C1 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121952A RU2634091C1 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2634091C1 true RU2634091C1 (ru) | 2017-10-23 |
Family
ID=60153850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016121952A RU2634091C1 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634091C1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245719A (zh) * | 2013-05-09 | 2013-08-14 | 河北工程大学 | 一种饮用水中痕量苯胺快速检测仪 |
| CN104245681A (zh) * | 2012-04-05 | 2014-12-24 | 南京优迪生物医药有限公司 | (1,2,3-唑)磺酰衍生物 |
-
2016
- 2016-06-02 RU RU2016121952A patent/RU2634091C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104245681A (zh) * | 2012-04-05 | 2014-12-24 | 南京优迪生物医药有限公司 | (1,2,3-唑)磺酰衍生物 |
| CN103245719A (zh) * | 2013-05-09 | 2013-08-14 | 河北工程大学 | 一种饮用水中痕量苯胺快速检测仪 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Анисимова Л.С. и др. Инверсионный вольтамперометрический анализ воды на содержание анилина и фенола // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998, N 2, т.65, с.6-8. * |
| Ускова И.К. и др. Циклическая вольтамперометрия анилина на стеклоуглеродных электродах // Ползуновский вестник. 2009, N 3, с. 129-133. * |
| Ускова И.К. и др. Циклическая вольтамперометрия анилина на стеклоуглеродных электродах // Ползуновский вестник. 2009, N 3, с. 129-133. Анисимова Л.С. и др. Инверсионный вольтамперометрический анализ воды на содержание анилина и фенола // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998, N 2, т.65, с.6-8. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Brunetti et al. | Determination of caffeine at a Nafion‐covered glassy carbon electrode | |
| Hua et al. | Electrochemical behavior of 5-fluorouracil on a glassy carbon electrode modified with bromothymol blue and multi-walled carbon nanotubes | |
| Opdycke et al. | Polymer-membrane pH electrodes as internal elements for potentiometric gas-sensing systems | |
| Ehala et al. | Determination of stability constants of valinomycin complexes with ammonium and alkali metal ions by capillary affinity electrophoresis | |
| Zamani et al. | Gadolinium (III) ion-selective electrode based on 3-methyl-1H-1, 2, 4-triazole-5-thiol | |
| Al-Ghamdi et al. | Electrochemical determination of Cephalothin antibiotic by adsorptive stripping voltammetric technique | |
| RU2634091C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения анилина в воде и водных объектах | |
| Ensafi et al. | Sensitive cadmium potentiometric sensor based on 4-hydroxy salophen as a fast tool for water samples analysis | |
| Pan et al. | Determination of carbamazepine: a comparison of the differential pulse voltammetry (DPV) method and the immunoassay method in a clinical trial | |
| RU2539837C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах | |
| SU1333244A3 (ru) | Устройство дл потенциометрического определени концентрации ионов в растворах | |
| RU107590U1 (ru) | Потенциометрический мультисенсорный измерительный комплекс для анализа лечебно-профилактических пищевых солевых смесей | |
| JPH1096710A (ja) | イオン濃度測定方法 | |
| Wen-Jing et al. | Electrochemical sensing system for determination of heavy metals in seawater | |
| Kasuno et al. | Rapid and precise coulometric determination of calcium based on electrolysis for ion transfer at the aqueous| organic solution interface | |
| Liu et al. | Adsorptive voltammetric behaviors of resveratrol at graphite electrode and its determination in tablet dosage form | |
| Totaganti et al. | Voltammetry and analytical applications of hydrochlorothiazide at graphene oxide modified glassy carbon electrode | |
| Slepchenko et al. | An electrochemical sensor for detecting selenium in biological fluids on an arenediazonium tosylate-modified metal electrode | |
| Ramadan et al. | Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetric Determination of Selenium (IV) With a Vitamin E-Nafion Modified Gold Electrode | |
| Katsu et al. | Discrimination of methylammonium from organic ammonium ions using ion-selective electrodes based on calix [4] arene-crown-6 conjugates | |
| Farrell et al. | Photocured polymers in ion-selective electrode membranes. Part 5: Photopolymerised sodium sensitive ion-selective electrodes for flow injection potentiometry | |
| Navelkar et al. | ZnO nanoparticles modified sensor for the electroanalysis of thiosalicylic acid | |
| Barrio et al. | Utilization of a silica-modified carbon paste electrode for the direct determination of todralazine in biological fluids | |
| Li et al. | Sensitive determination of urapidil at an electrochemically pretreated glassy carbon electrode by linear sweep voltammetry | |
| RU2757540C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения 2,4-динитрофенола в воде и водных объектах |