RU2683423C1 - Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона - Google Patents

Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона Download PDF

Info

Publication number
RU2683423C1
RU2683423C1 RU2018110639A RU2018110639A RU2683423C1 RU 2683423 C1 RU2683423 C1 RU 2683423C1 RU 2018110639 A RU2018110639 A RU 2018110639A RU 2018110639 A RU2018110639 A RU 2018110639A RU 2683423 C1 RU2683423 C1 RU 2683423C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
uranyl
ion
electrode
ionophore
Prior art date
Application number
RU2018110639A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Викторович Копытин
Константин Юрьевич Жижин
Алексей Сергеевич Кубасов
Александр Федорович Жуков
Ирина Петровна Малкерова
Александр Вадимович Тюремнов
Николай Тимофеевич Кузнецов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН)
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 учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН)
Priority to RU2018110639A priority Critical patent/RU2683423C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2683423C1 publication Critical patent/RU2683423C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333Ion-selective electrodes or membranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для неразрушающего контроля и автоматического регулирования содержания уранил-ионов в водных растворах. Предложена мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона, содержащая поливинилхлорид в качестве полимерной матрицы, трис(2-этилгексил)фосфат в качестве пластификатора и ионофор, при этом в качестве ионофора используется соль цезия Cs BHS(CH), при заданных соотношениях мембранных компонентов. Изобретение обеспечивает возможность определения уранил-ионов в присутствии щелочных и щелочноземельных элементов, а также улучшение предела обнаружения катиона UO. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к потенциометрическим методам количественного определения веществ (ионометрия) и может быть использовано для неразрушающего контроля и автоматического регулирования содержания уранил-ионов в водных растворах в химической промышленности, гидрометаллургии, в практике научных исследований в области химии, биологии, медицины и т.д.
Цель изобретения - увеличение избирательности определения уранил-ионов в присутствии катионов щелочных и щелочноземельных элементов.
Известны способы определения различных веществ, основанных на потенциометрических измерениях, в которых потенциал индикаторного (ион-селективного) электрода является функцией концентрации преимущественно одного иона, в то время как другие присутствующие ионы могут оказывать то или иное влияние на потенциал электрода и тем самым изменяя результат измерения. Мерой оценки влияния посторонних ионов на результат измерения является коэффициент селективности электрода, величина которого зависит полностью от материала мембраны, от способности этого материала избирательно переносить лишь один тип ионов. Поэтому для разработки новых ион-селективных электродов необходим синтез новых материалов обладающих свойствами селективных ионофоров - переносчиков ионов. Настоящее техническое решение направлено на создание нового состава мембраны с высокой селективностью по отношению к уранил-иону и низким пределом обнаружения.
Известны различные составы мембран ион-селективных электродов для определения уранил-ионов в которых было предложено в качестве переносчиков ионов использовать нейтральные молекулы. Так например азот-содержащие поданды бли предложены в работе [Mojtaba Shamsipur, Ahmad Soleymanpour, Morteza Akhond, Hashem Sharghi, Ahmad Reza Massah «Uranyl-selective PVC membrane electrodes based on some recently synthesized benzo-substituted macrocyclic diamides», Talanta 58 (2002) 237-246].
В цитируемой работе предложен синтез новых макроциклических диамидов, содержащих ароматические кольца различной структуры с изменяющейся конфигурацией полости. Это позволило менять селективность связывания ионов уранила. В качестве пластификаторов в исследуемых поливинилхлоридных мембранах использовались традиционные пластификаторы: дибутилфталат, 2-нитрофенилоктиловый эфир и др. В результате бвли получены ион-селективные электроды с областью линейной зависимости потенциала 3,0⋅10-6 М - 4,5⋅10-3 М [UO2 2+]. При этом угловой наклон электродной характеристики S достигал близкого значения к теоретическому 29,8 мв лишь в одном случае, но при этом облсть линейной зависимости потенциала сужалась до 3,0⋅10-6 М - 8,2⋅10-3 М. При всех других составах мембраны, угловой наклон характеристики был значительно меньше теоретического (<20 мв), что ставит под сомнение возможность их практического применения. Следует отметить недостаточную селективность к катионам калия, аммония, меди, которые часто присутствуют в измеряемых растворах в значительных количествах по отношению к иону уранила.
Известен также состав мембраны ионоселективного электрода, где в качестве ионофора предлагается использовать комплекс уранил-иона (UO2 2+) с карбоксибензо-триазолом (М A Abu-Dalol, N A F
Figure 00000001
, I R
Figure 00000002
and N S.Nassory Construction of Uranyl Selective Electrode Based on Complex of Uranyl Ion with New Ligand Carboxybenzotriazole in PVC Matrix Membrane. International Conference on Advanced Materials: Materials Science and Engineering 92 (2015) 012023 В этой работе были исследованы характеристики уранил - селективного электрода на основе карбоксибензо-тризола с различными пластификаторами. Электроды с дибутилфталатом в качестве пластификатора обладали угловым наклоном 28,0 мВ / декада, в широком диапазоне концентраций от 3.0×10-5-6.0×10-2 М и предел обнаружения 4,0×10-6 М. Однако селективность таких электродов по отношению к однозарядным ионам была низкая, что делает невозможным применение таких электродов в технологических растворах.
Наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату решение было предложено в работе К.Н. Михельсон, Н.С. Лебедева и Т.Я. Бард «Состав мембраны ионоселективного электрода для определения активности уранил-ионов» Авторское свидетельство СССР 1224700, МКИ G01N 27/30, бюл. изобр. №14, от 15.04.86., приоритет 19.06.84.
В качестве мембраны электрода использована полимерная композиция на основе супрамолекулярной системы, содержащая поливинилхлорид (ПВХ) в качестве полимерной матрицы, растворитель-пластификатор ПВХ диоктилфталат и электродоактивный компонент (ионофор) триоктилфосфат. Целью изобретения являлось увеличение селективности определения уранил-ионов в присутствии катионов меди(+2), кальция, магния натрия и калия. Были достигнуты значения коэффициентов селективности по отношению к ионам калия и натрия не хуже, чем К=10-3 и по отношению к катионам меди(+2), кальция, магния не хуже К=10-2. Электродная функция такого электрода (как следует из описания) в растворах UO2Cl2 была линейна от логарифма активности соли в пределах p[UO2Cl2]=1-4. Следует отметить недостаточную избирательность предложенного технического решения для определения уранил-ионов в растворах сложного солевого состава, а также недостаточный диапазон линейного отклика и предел обнаружения иона UO2 2+.
Целью изобретения является повышение селективности определения уранил-иона в присутствии щелочных и щелочноземельных элементов, а также улучшение предела обнаружения катиона UO2 2+.
Для решения поставленной задачи нами предложено использовать в качестве уранил - селективной мембраны полимерную супрамолекулярную композицию где в качестве уранилового ионофора использована соль Cs B10H9S(C18H37)2 в сочетании с поливинилхлоридом в качестве матрицы и трис(2-этилгексил)фосфата в качестве пластификатора при следующем соотношении мембранных компонентов, мас. %:
ионофор Cs B10H9S(C18H37)2: 1-3
пластификатор: 65-72
ПВХ: 27-32
Такой состав мембраны позволяет существенно улучшить предел обнаружения ионов уранила, а также увеличить избирательность определения уранил-ионов в присутствии катионов щелочных и щелочноземельных элементов - основных мешающих примесей при анализе технологических растворов, содержащих уранил-ион. Это открывает возможность для применения предлагаемого ионоселективного электрода для прямого потенциометрического определения содержания уранил-ионов в водных растворах и существенно упрощает проведение анализа на уранил-ион по сравнению с применяемыми методиками (Г.В. Каляцкая, А.Н. Страшко «Химия и аналитическая химия урана и тория»; Томский политехнический университет. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2011, 80 с.)
Мембраны исследованных электродов изготовляются следующим образом. Рассчитанные количества 10%-ного раствора ПВХ в циклогексаноне (ЦТ) смешиваются с жидким ионитом (раствор ионофора - Cs B10H9S(C18H37)2 в трис(2-этилгексил)фосфате). Смесь переносится в стеклянное кольцо, находящееся на плоской стеклянной пластинке, которая помещается в чистый бокс, при комнатной температуре и в атмосфере воздуха. После испарения циклогексанона образуется полимерная пленка толщиной 0,3-0,5 мм, из которой вырезаются диски диаметром 5-7 мм, используемые в дальнейшем в качестве мембран. Составы мембран и их параметры представлены в табл. 1 «Зависимость электроаналитических параметров электрода от содержания ионофора в ионоселективной мембране». Типичная электродная характеристика для мембран состава №2 приведена на Фиг. 1, предел обнаружения аниона UO2 2+ составляет 6⋅10-7 М (мембрана №2)
Для исследования электроаналитических свойств мембраны использовался стандартный корпус ISE (Fluka 45137), а в качестве электрода сравнения - хлорсеребряный электрод OP - 0820Р («Раделкис», Венгрия). Измерения проводились с помощью рН - ион-анализатора ОР-300 («Раделкис», Венгрия).
В процессе исследования электроаналитических свойств разработанных мембран использовалась гальваническая цепь:
Figure 00000003
, где UO2Ac2 - ацетат уранила.
Коэффициенты селективности были определены согласно рекомендациям IUPAC, по методу смешанных растворов на фоне постоянной концентрации мешающих компонентов 10-1М. Значения рассчитанных коэффициентов селективности приведены в табл. 2. «Измеренные коэффициенты селективности UO2 2+ - селективного электрода (мембрана №2)».
Для мембраны обладающей наилучшими параметрами с точки зрения предела обнаружения и стабильности потенциала. Как показали исследования, изменение рН в пределах 5-8 не влияло на величину электродного потенциала.
Содержание в мембране матричных компонентов ПВХ в пределах 27-32% (вес.) и 65-72% пластификатора трис(2-этилгексил)фосфата (вес.) не оказывают заметного влияния на электроаналитические параметры исследованных мембран, представленных в табл. 1 При выходе за указанные переделы наблюдается ухудшение характеристик электродов таких как угловой наклон и воспроизводимость потенциала.
Figure 00000004
Figure 00000005
Разработанные мембрана и ион-селективные элетроды на ее основе могут быть использованы для определения уранил-ионов в растворах сложного солевого состава.

Claims (2)

  1. Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона, содержащая поливинилхлорид в качестве полимерной матрицы, трис(2-этилгексил)фосфат в качестве пластификатора и ионофор, отличающаяся тем, что в качестве ионофора используется соль цезия Cs B10H9S(C18H37)2, при следующих соотношениях мембранных компонентов, мас. %:
  2. ПВХ 27-32 трис(2-этилгексил)фосфат 65-72 Cs B10H9S(C18H37)2 1-3
RU2018110639A 2018-03-26 2018-03-26 Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона RU2683423C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110639A RU2683423C1 (ru) 2018-03-26 2018-03-26 Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110639A RU2683423C1 (ru) 2018-03-26 2018-03-26 Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2683423C1 true RU2683423C1 (ru) 2019-03-28

Family

ID=66089967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018110639A RU2683423C1 (ru) 2018-03-26 2018-03-26 Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2683423C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798100C1 (ru) * 2022-12-28 2023-06-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3864233A (en) * 1973-12-17 1975-02-04 Atomic Energy Commission Uranium-Sensitive Electrode Membrane
SU1224700A1 (ru) * 1984-06-19 1986-04-15 ЛГУ им.А.А.Жданова Состав мембраны ионоселективного электрода дл определени активности уранил-ионов
JPS635256A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Sumitomo Chem Co Ltd ウラニル・イオン選択性電極
US4801371A (en) * 1986-03-25 1989-01-31 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Uranyl ion selective electrode
JPH01244354A (ja) * 1987-11-10 1989-09-28 Sumitomo Chem Co Ltd 長寿命ウラニル・イオン選択性電極
WO2007111654A2 (en) * 2005-11-15 2007-10-04 Boise State University Field portable electrochemical sensor for uranium and other actinides

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3864233A (en) * 1973-12-17 1975-02-04 Atomic Energy Commission Uranium-Sensitive Electrode Membrane
SU1224700A1 (ru) * 1984-06-19 1986-04-15 ЛГУ им.А.А.Жданова Состав мембраны ионоселективного электрода дл определени активности уранил-ионов
US4801371A (en) * 1986-03-25 1989-01-31 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Uranyl ion selective electrode
JPS635256A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Sumitomo Chem Co Ltd ウラニル・イオン選択性電極
JPH01244354A (ja) * 1987-11-10 1989-09-28 Sumitomo Chem Co Ltd 長寿命ウラニル・イオン選択性電極
WO2007111654A2 (en) * 2005-11-15 2007-10-04 Boise State University Field portable electrochemical sensor for uranium and other actinides

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798100C1 (ru) * 2022-12-28 2023-06-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohamed et al. Novel screen‐printed electrode for the determination of dodecyltrimethylammonium bromide in water samples
Pankratova et al. Fluorinated tripodal receptors for potentiometric chloride detection in biological fluids
Akhond et al. A new cerium (III)-selective membrane electrode based on 2-aminobenzothiazole
Cuartero et al. Benzodipyrrole derivates as new ionophores for anion-selective electrodes: Improving potentiometric selectivity towards divalent anions
US4670127A (en) Ion-sensitive membrane electrode
Mohamed et al. Fabrication of chemically and in situ modified carbon paste electrodes for the potentiometric determination of chlorpromazine HCl in pure pharmaceutical preparations, urine and serum
US6508921B1 (en) Lithium ion-selective electrode for clinical applications
Soleymanpour et al. Coated wire lead (II)-selective electrode based on a Schiff base ionophore for low concentration measurements
AU2001247614A1 (en) Lithium ion-selective electrode for clinical applications
RU2683423C1 (ru) Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона
Shamsipur et al. A 9, 10-anthraquinone derivative having two propenyl arms as a neutral ionophore for highly selective and sensitive membrane sensors for copper (II) ion
Abbaspour et al. Lead (II)-selective electrode based on phenyl disulfide
Durst ANALYTICAL TECHNIQUES AND APPLICATIONS ION-SELECTIVE
Al-Bayati et al. potentiometric study of phenytoin–pvc membrane electrodes for determination of phenytoin in pharmaceutical preparations
Lotfy et al. Novel ion selective electrode for determination of pregabalin in pharmaceutical dosage form and plasma
RU2798100C1 (ru) Мембрана ионоселективного электрода для определения уранил-иона
RU163667U1 (ru) Ионоселективный электрод
RU2680865C1 (ru) Мембрана ионоселективного электрода для определения ионов кальция
KR20180044040A (ko) 혈중 다종 이온 농도 측정을 위한 이온 센서
RU2621888C1 (ru) Мембрана ионоселективного электрода для определения октагидротриборатного аниона
Kopytin et al. Potentiometric sensors with membranes based on ionic liquid tetradecylammonium triethylammonio-closo-dodecaborate
Ganjali et al. Highly Selective PVC‐Based Membrane Electrode Based on 2, 6‐Diphenylpyrylium Fluoroborate
Frag et al. A Simple carbon electrode for the potentiometric determination of N, N, N-Trimethyl-1-nonanammonium bromide as a cationic surfactant in formation water samples
Vijayalakshmi et al. A new simple method for the preparation of calcium ion selective electrode and its analytical applications
Abd El-Rahman et al. A Novel in Situ Electrochemical Strategy for Gatifloxacin Microdetermination in Urine Using Solid Contact and Disposal Screen-Printed Electrodes: a Comparative Study