RU2758975C1 - Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода - Google Patents
Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758975C1 RU2758975C1 RU2021100321A RU2021100321A RU2758975C1 RU 2758975 C1 RU2758975 C1 RU 2758975C1 RU 2021100321 A RU2021100321 A RU 2021100321A RU 2021100321 A RU2021100321 A RU 2021100321A RU 2758975 C1 RU2758975 C1 RU 2758975C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arsenic
- arsenic ions
- electrode
- gold
- analytical
- Prior art date
Links
Images
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
-
- 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
- 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)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аналитической химии ионов мышьяка и направлено на разработку вольтамперометрического способа определения ионов мышьяка в водных растворах. Изобретение предназначено для практического химического анализа ионов мышьяка в жидких образцах (природных поверхностных и сточных вод, технологических растворов и т.д.) и применения в экологических, медицинских и других лабораториях, выполняющих химико-аналитические определения ионов мышьяка. По предлагаемому способу в качестве рабочего электрода используют золотую проволоку. Задают отрицательный потенциал накопления арсина - 1000 мВ в течение 60-80 с и развертку потенциала в анодном направлении со скоростью 60-100 мВ/с и регистрируют в режиме переменно-токовой вольтамперометрии с помощью вольтамперометрического анализатора аналитический сигнал в виде пика с максимум предельного диффузионного тока окисления элементного мышьяка до его оксида при потенциалах +50…+200 мВ относительно хлоридсеребряного электрода сравнения и вспомогательного платинового электрода. Техническим результатом при реализации заявленного решения является использование золотого рабочего электрода, который обеспечивает удовлетворительный коэффициент чувствительности и не требует введения ионов золота в качестве коллектора. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области аналитической химии ионов мышьяка и направлено на разработку вольтамперометрического способа определения ионов мышьяка в водных растворах.
Изобретение предназначено для практического химического анализа ионов мышьяка в жидких образцах(природных поверхностных и сточных вод, технологических растворов и т.д.) и применения в экологических, медицинских и других лабораториях, выполняющих химико-аналитические определения ионов мышьяка.
Наиболее близким по технической сущности (аналогом) служит гидридный метод восстановления ионных форм мышьяка щелочным раствором борогидрида натрия в хлороводородной кислоте с последующей атомизацией гидрида мышьяка до элементного мышьяка (0) и водорода по реакции
2AsH3→2As0 + 3Н2 ↑ (900°С).
Температура атомизации гидрида определяется прочностью связи элемента с водородом и необходимым условием атомизации арсина выступает температура до 1000°С. Образующийся на стадии атомизации атомный пар As(0) поглощает излучение от монохроматического источника с длиной волны 193,7 нм, как правило лампы с полым катодом. Свет от источника направляется в аналитическую зону атомно-абсорбционного спектрометра, представляющую собой Т - образную оптическую кювету из кварца, индукционно нагретую до температуры около 1000°С.
[Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. В трех томах. Ч.П. - Спб.: «Профессионал».2004, 2007. - С. 845-847 Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. В трех томах. Ч.П. - Спб.: «Профессионал».2004, 2007. - С. 845-847]
Основным фактором опасности служит высокая температура и выделяющиейся газообразный водород, который удаляется из индукционной кварцевой печи потоком инертного газа - аргона, который в серийных спектрометрах выступает в качестве рабочего тела: дозировка восстановителя, управление механизмами открывания и закрывания реактора и других исполнительных механизмов. Если применяется графитовая кювета, то температура еще выше.
Предлагаемый способ не основан на высоких температурах, использует комнатную температуру и электролиз с наколением гидрида мышьяка из кислого водного раствора (фигура 1). В качестве рабочего электрода используется штырьковый золотой электрод (тонкая проволока из Аи с содержанием 99,9% металла).
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) выбран способ определения мышьяка в природных объектах [Электрохимический способ определения мышьяка в природных объектах. Темерев С.В. // Патент РФ RU 2269771 С1. Опубл. 10.02.2006. Бюл. №4. - 7 с.], отличающийся тем, что для извлечения мышьяка в анализируемый раствор вводят микродобавки золота, сравнимые по содержанию с мышьяком, и накапливают аналит на поверхности графитового электрода при постоянном катодном потенциале - 0,4 В в течение 30 с, используя золото как коллектор арсина, а после стадии накопления регистрируют аналитический сигнал в виде пика катодного тока при потенциале -0,41 В в режиме квадратно-волновой вольтамперометрии, линейно зависимый от концентрации мышьяка в объеме аналитической пробы.
Преимущество предлагаемого способа состоит в использовании золотого рабочего электрода, который обеспечивает удовлетворительный коэффициент чувствительности 0,557 [мкг/мл] (фигура 2)
I [мкА]=15,1 + 0,557 CAs [мкг/мл] (коэффициент корреляции 0,983)
и не требует введения ионов золота в качестве коллектора (прототип). При восстановлении ионов мышьяка до арсина 3%-ным щелочным раствором борогидрида натрия образуется избыток водорода
2NaBH4+2HCl → 2NaCl + В2Н6 + 4Н+ + 4е
В2Н6↑→ВН3 ↑ + 2е
2 BH4 - + 2Н+→В2Нб + 2Н + H2 ↑, который в предлагаемом способе удаляется из приэлектродной области во время накопления (потенциал электролиза Е=-1000 мВ относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода сравнения). В качестве вспомогательного противоэлектрода использовали проволочный платиновый электрод. В случае химического анализа низких концентраций предлагаемый способ предусматривает увеличение скорости развертки потенциала в анодном направлении (Фигура 3) и времени накопления (Фигура 4). Аналитический сигнал регистрировали в режиме переменно-токовой вольтамперометрии с помощью золотого рабочего электрода (средство измерений ЭКОТЕСТ ВА, Г. Москва) в виде пика с максимум предельного диффузионного тока окисления элементного мышьяка до его оксида при потенциалах + 50 …+200 мВ относительно хлоридсеребряного электрода сравнения и вспомогательного платинового электрода.
Пример.
В качестве модельных систем выбраны кислые водные растворы. В качестве фоновых - растворы хлороводородной кислоты (ХЧ) с добавками мышьяка(III). Приготовление серий рабочих растворов As(III) выполняли методом последовательного разбавления ГСО мышьяка(III) с содержанием 1000 мкг/см3 (Эко-аналитика, Москва). При этом рабочие растворы готовили в мерных колбах, доводя до метки раствором децимолярной хлороводородной кислоты. В качестве восстановителя всех форм мышьяка использовали 3% ный щелочной раствор борогидрида натрия. Например 100 г раствора восстановителя готовили следующим образом: в 96 г бидистиллированной воды помещали в сосуд из полиэтилена, растворяли 1 г гидроксида натрия, затем добавляли 3 г борогидрида натрия. Серию модельных растворов готовили в пробирках объемом 15 мл с пробками. Серию модельных растворов равных объемов 10 мл и контрольный раствор объемом 10 мл помещали в пробирки и дозатором вносили по 200 мкл раствора восстановителя, закрывали пробками и перемешивали. Все окисленные формы мышьяка в пробирках с добавками ГСО восстанавливали до гидрида по реакции:
4 AsO- 2 (ГСО) + 3 NaBH4 + 4 Н+→4 AsH3↑ + 3NaBO2+ 2 H2O
Через 15-20 минут регистрировали вольтамперограммы (фигуры 1-4) в переменнотоковом режиме с амплитудно-частотной модуляцией, рекомендуемой для твердых электродов фирмой - изготовителем (Москва).
Далее ацидокомплекс арсина восстанавливали на рабочем электроде из золота, накаливая при - 1000 мВ в течение 60 секунд, затем в анодном направлении разворачивали потенциал со скоростью 80 мВ/с и регистрировали аналитический сигнал окисления элементного мышьяка до его оксида в области + (50…200) мВ, пропорциональный концентрации As в растворе.
Типичная вольтамперограмма контрольного (пик 1, фигура 1) и растворов с мышьяком (пики 2, 3, фигура 1) представлена на фигуре 1.
В случае концентраций ионов мышьяка менее 0,01 мкг/мл способ предусматривает увеличение времени накопления арсина на рабочем электроде до 180 секунд (фигура 4) и увеличение скорости развертки анодного потенциала до 140 мВ/с (фигура 3). Для количественного прогноза величины аналитического сигнала выбран линейный участок графика (60-80 секунд, фигура 3).
Claims (1)
- Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода, отличающийся тем, что в качестве рабочего электрода используют золотую проволоку; задают отрицательный потенциал накопления арсина - 1000 мВ в течение 60-80 с и развертку потенциала в анодном направлении со скоростью 60-100 мВ/с и регистрируют в режиме переменно-токовой вольтамперометрии с помощью вольтамперометрического анализатора аналитический сигнал в виде пика с максимум предельного диффузионного тока окисления элементного мышьяка до его оксида при потенциалах +50…+200 мВ относительно хлоридсеребряного электрода сравнения и вспомогательного платинового электрода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100321A RU2758975C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100321A RU2758975C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2758975C1 true RU2758975C1 (ru) | 2021-11-03 |
Family
ID=78466829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021100321A RU2758975C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2758975C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070158211A1 (en) * | 2006-01-09 | 2007-07-12 | Rosemount Analytical Inc. | Arsenic measurement using anodic stripping voltammetry |
RU2338184C1 (ru) * | 2007-05-07 | 2008-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник"" | Способ регистрации вольтамперных кривых |
US8016998B2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-09-13 | Isis Innovation Limited | Electrochemical detection of arsenic |
CN108548860A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-09-18 | 南昌大学 | 基于三聚硫氰酸/还原石墨烯的三价砷电化学检测方法 |
RU2693515C1 (ru) * | 2018-08-02 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Безопасный вольтамперометрический способ определения висмута (III) |
-
2021
- 2021-01-11 RU RU2021100321A patent/RU2758975C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8016998B2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-09-13 | Isis Innovation Limited | Electrochemical detection of arsenic |
US20070158211A1 (en) * | 2006-01-09 | 2007-07-12 | Rosemount Analytical Inc. | Arsenic measurement using anodic stripping voltammetry |
RU2338184C1 (ru) * | 2007-05-07 | 2008-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник"" | Способ регистрации вольтамперных кривых |
CN108548860A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-09-18 | 南昌大学 | 基于三聚硫氰酸/还原石墨烯的三价砷电化学检测方法 |
RU2693515C1 (ru) * | 2018-08-02 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Безопасный вольтамперометрический способ определения висмута (III) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Статья: "ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ И СЕНСОРНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИАРИЛЕНФТАЛИДАМИ ЗОЛОТЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ЦИСТЕИНА", 2020, том 56. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8216447B2 (en) | Total organic compound (TOC) analyzer | |
EP0335055A1 (en) | Amperometric method | |
Christian et al. | Coulometric Titration of Ammonia with Hypobromite Using Direct Amperometric End Point Detection. | |
RU2758975C1 (ru) | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода | |
US5334295A (en) | Micro fuel-cell oxygen gas sensor | |
Furman et al. | Coulometric titrations with electrically generated ceric ion | |
RU2760479C1 (ru) | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода | |
EP0285628B1 (en) | Method for determination of total carbonate content especially in biological fluids | |
Lacombe et al. | Silicate electrochemical measurements in seawater: chemical and analytical aspects towards a reagentless sensor | |
Radić | Determination of nanomole amounts of aluminium by use of a fluoride ion-selective electrode | |
Lexa et al. | Preparation of a gold electrode modified with tri-n-octylphosphine oxide and its application to determination of mercury in the environment | |
CN114019080A (zh) | 一种离子色谱定量分析制备三氟甲基磺酰氟用电解液浓度的方法 | |
Müller | Polarographic investigations of reversible and irreversible oxidations and reductions at the dropping mercury electrode | |
Jasinski et al. | Application of a sulfate-sensitive electrode to natural waters | |
Malmstadt et al. | Micro range iodometry by combining precision null-point potentiometry and electrolytic generation of iodine | |
Slepchenko et al. | An electrochemical sensor for detecting selenium in biological fluids on an arenediazonium tosylate-modified metal electrode | |
RU2302628C1 (ru) | Электрохимический способ определения селена и мышьяка в природных объектах | |
Komersová et al. | Adsorptive stripping voltammetric determination of aluminium using arsenazo III | |
RU2757540C1 (ru) | Способ вольтамперометрического определения 2,4-динитрофенола в воде и водных объектах | |
Bund et al. | A simple and versatile PSA system for heavy metal determinations | |
Levine et al. | Polarographic determination of dissolved oxygen in dilute sulfite waste liquor | |
Mihajlović et al. | Application of hydrogen—palladium and deuterium—palladium electrodes in the coulometric—potentiometric determination of bases in some dipolar aprotic solvents | |
Buděšínský et al. | The preparation and properties of the acetate complex of trivalent cobalt | |
Akhter et al. | Potentiometry | |
Barendrecht et al. | Completely automatic, coulometric titration apparatus for process use. Determination of sulfur dioxide in gases with concentrations ranging from 0.1 to 100% by volume |