RU2812827C1 - Method for determining concentrations of fluoride ions in electrolytes - Google Patents
Method for determining concentrations of fluoride ions in electrolytes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812827C1 RU2812827C1 RU2023114079A RU2023114079A RU2812827C1 RU 2812827 C1 RU2812827 C1 RU 2812827C1 RU 2023114079 A RU2023114079 A RU 2023114079A RU 2023114079 A RU2023114079 A RU 2023114079A RU 2812827 C1 RU2812827 C1 RU 2812827C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tetrafluoroborate
- concentrations
- fluoride
- ions
- mol
- Prior art date
Links
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K trifluorolanthanum Chemical compound F[La](F)F BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 229910001495 sodium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 claims abstract description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 18
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 abstract 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000012482 calibration solution Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 3
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002479 acid--base titration Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000012093 Myrtus ugni Nutrition 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000061461 Tema Species 0.000 description 1
- SDXDHLDNCJPIJZ-UHFFFAOYSA-N [Zr].[Zr] Chemical compound [Zr].[Zr] SDXDHLDNCJPIJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000012088 reference solution Substances 0.000 description 1
- 238000000954 titration curve Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области физико-химического анализа, а именно к способу определения концентраций фторид-ионов в электролитах, и может быть использовано для определения концентраций фторид- и тетрафторборат-ионов при их совместном присутствии.The invention relates to the field of physicochemical analysis, namely to a method for determining the concentrations of fluoride ions in electrolytes, and can be used to determine the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions in their joint presence.
Известен способ спектрофотометрического определения фторид-ионов [Патент РФ №2620264, Метод спектрофотометрического определения фторид-иона в природных объектах и сточных водах / Петренко Д.Б., Марченко Д.Ю., Татаринов А.С., Васильев Н.В. - опубл. 24.05.2017], применяемый для природных объектов и сточных вод. В данном способе описан высокочувствительный, селективный, экспрессный метод количественного спектрофотометрического определения фторид-иона в природных объектах и сточных водах. Для определения фторид-иона применен хромогенный комплекс цирконии - цирконий, взаимодействующий с фторид-ионом по реакции:There is a known method for the spectrophotometric determination of fluoride ions [RF Patent No. 2620264, Method for the spectrophotometric determination of fluoride ions in natural objects and wastewater / Petrenko D.B., Marchenko D.Yu., Tatarinov A.S., Vasiliev N.V. - publ. 05.24.2017], used for natural objects and wastewater. This method describes a highly sensitive, selective, rapid method for the quantitative spectrophotometric determination of fluoride ion in natural objects and wastewater. To determine the fluoride ion, a chromogenic complex of zirconium - zirconium was used, which interacts with the fluoride ion according to the reaction:
(C15H12N2O8S)2Zr+3HF+H+=[ZrF3]++2C15H14N2O8S,(C 15 H 12 N 2 O 8 S) 2 Zr+3HF+H + =[ZrF 3 ] + +2C 15 H 14 N 2 O 8 S,
в соответствии с которой к анализируемому образцу прибавляют комплекс цирконина с Zr, измеряют оптическую плотность полученного раствора при длине волны 610 нм относительно раствора сравнения, не содержащего фторид-ион, и определяют концентрацию фторид-иона в пробе по градуировочному графику. Метод имеет чувствительность 0,02 мг/дм3, повышенную избирательность в присутствии сульфат-, фосфат-, нитрат- и хлорид-ионов, Al(III), Fe(III), и занимает не более 1 минуты.in accordance with which a complex of zirconin with Zr is added to the analyzed sample, the optical density of the resulting solution is measured at a wavelength of 610 nm relative to a reference solution that does not contain fluoride ion, and the concentration of fluoride ion in the sample is determined using a calibration graph. The method has a sensitivity of 0.02 mg/dm 3 , increased selectivity in the presence of sulfate, phosphate, nitrate and chloride ions, Al(III), Fe(III), and takes no more than 1 minute.
К достоинствам данного метода можно отнести:The advantages of this method include:
1) Высокую чувствительность к фторид-ионам.1) High sensitivity to fluoride ions.
2) Быстроту.2) Speed.
3) Селективность и повышенную избирательность в присутствии существенно мешающих определению активности фторид-ионов катионов, образующих комплексные соединения (Al(III), Fe(III)).3) Selectivity and increased selectivity in the presence of cations forming complex compounds (Al(III), Fe(III)) that significantly interfere with the determination of the activity of fluoride ions.
Однако, спектральные методы определения фторидов имеют ряд недостатков:However, spectral methods for determining fluorides have a number of disadvantages:
1) Сложное оборудование.1) Complex equipment.
2) Длительный по времени процесс подготовки градуировочных растворов и анализируемых проб.2) Time-consuming process of preparing calibration solutions and analyzed samples.
3) Подбор подходящей длины волны.3) Selection of a suitable wavelength.
4) Подбор реагента для перевода градуировочных растворов и анализируемых проб в окрашенную форму, пригодную для работы в видимой области спектра.4) Selection of a reagent for converting calibration solutions and analyzed samples into a colored form suitable for work in the visible region of the spectrum.
Спектральных методов определения тетрафторборат-ионов в видимой области спектра нет, так как их невозможно перевести в окрашенную форму.There are no spectral methods for determining tetrafluoroborate ions in the visible region of the spectrum, since they cannot be converted into a colored form.
В статье [Определение тетрафторборат-ионов в растворе потенциометрическим титрованием / Р.Ш. Халиуллин, Е.В. Леонтьева // Вестник Кемеровского государственного университета 2015 №4 (64) Т. 3. С. 250-251] показано потенциометрическое определения тетрафторборат-ионов титрованием.In the article [Determination of tetrafluoroborate ions in solution by potentiometric titration / R.Sh. Khaliullin, E.V. Leontyev // Bulletin of Kemerovo State University 2015 No. 4 (64) T. 3. P. 250-251] shows the potentiometric determination of tetrafluoroborate ions by titration.
В данной статье описан процесс потенциометрического кислотно-основного титрования растворов KBF4 с концентрациями 0,1 и 0,01 моль/л в присутствии KClO4 0,1 моль/л раствором NaOH.This article describes the process of potentiometric acid-base titration of KBF 4 solutions with concentrations of 0.1 and 0.01 mol/l in the presence of KClO 4 with a 0.1 mol/l NaOH solution.
Анализ литературы показал отсутствие удобной методики анализа для определения тетрафторборат-ионов. В данной работе предлагается метод анализа, основанный на реакции гидролиза тетрафторборат-иона. Тетрафторборат-ион частично гидролизуется в водном растворе, а один из продуктов гидролиза - HF:An analysis of the literature showed the lack of a convenient analysis technique for the determination of tetrafluoroborate ions. This work proposes an analysis method based on the hydrolysis reaction of tetrafluoroborate ion. Tetrafluoroborate ion is partially hydrolyzed in aqueous solution, and one of the products of hydrolysis is HF:
BF4 -+H2O↔[BF3(OH)]-+HF,BF 4 - +H 2 O↔[BF 3 (OH)] - +HF,
что допускает возможность количественного определения тетрафторборат-ионов кислотно-основным титрованием по заместителю Н+. Для определения точки эквивалентности разумно использовать потенциометрическое титрование со стеклянным комбинированным рН-чувствительным электродом и последующей математической обработкой полученной кривой титрования. Как показано в данной статье, наблюдается довольно уникальный результат: при титровании анализируемой пробы щелочью оттитровывается только ≈13% от истинного содержания аниона, что фактически отражает степень гидролиза анализируемого аниона тетрафторбората.which allows for the possibility of quantitative determination of tetrafluoroborate ions by acid-base titration against the H + substituent. To determine the equivalence point, it is reasonable to use potentiometric titration with a glass combined pH-sensitive electrode and subsequent mathematical processing of the resulting titration curve. As shown in this article, a rather unique result is observed: when titrating the analyzed sample with alkali, only ≈13% of the true anion content is titrated, which actually reflects the degree of hydrolysis of the tetrafluoroborate anion being analyzed.
Указанный выше способ имеет ряд недостатков:The above method has a number of disadvantages:
1) В данных условиях титрования реально оттитровывается только та часть анализируемого вещества, которая гидролизуется до начала титрования.1) Under these titration conditions, only that part of the analyte that is hydrolyzed before titration is actually titrated.
2) Не смотря на хорошую воспроизводимость, методика не является корректной, так как правильность определения тетрафторборат-иона методом "введено-найдено" дает большую относительную погрешность, приблизительно 87%.2) Despite good reproducibility, the method is not correct, since the correct determination of tetrafluoroborate ion by the “introduced-found” method gives a large relative error, approximately 87%.
3) Не определено количественно содержание фторид- и тетрафторборат-ионов в анализируемой пробе.3) The content of fluoride and tetrafluoroborate ions in the analyzed sample has not been quantified.
4) Не вполне корректно использование стеклянного электрода для измерения рН в пробах, содержащих фторид-ионы. Это обусловлено тем, что при нахождении стеклянного электрода в растворе, содержащем фторид-ионы происходит взаимодействие чувствительного элемента электрода с фторид-ионами и дальнейшее его разрушение.4) It is not entirely correct to use a glass electrode to measure pH in samples containing fluoride ions. This is due to the fact that when a glass electrode is in a solution containing fluoride ions, the sensitive element of the electrode interacts with fluoride ions and further destroys it.
Тетрафторборат-ион можно определять прямой потенциометрией с построением градуировочной зависимости с помощью тетрафторборатселективного электрода [Тетрафторборатселективный электрод / В.В. Куцовская, И.А. Гурьев, И.М. Коренман // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 1982. Т. 25, N 11. С. 1350-1353].Tetrafluoroborate ion can be determined by direct potentiometry with the construction of a calibration dependence using a tetrafluoroborate-selective electrode [Tetrafluoroborate-selective electrode / V.V. Kutsovskaya, I.A. Guryev, I.M. Korenman // Izv. universities Chemistry and chem. technol. 1982. T. 25, N 11. S. 1350-1353].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ [Патент РФ №2331873, Способ определения концентрации фторид-ионов в воде (варианты) / Карелин В.А., Микуцкая Е.Н.. - опубл. 20.08.2008].The closest in technical essence and achieved result is the method [RF Patent No. 2331873, Method for determining the concentration of fluoride ions in water (variants) / Karelin V.A., Mikutskaya E.N. - publ. 08/20/2008].
Прямая потенциометрия с применением ион-селективных электродов имеет ряд преимуществ:Direct potentiometry using ion-selective electrodes has a number of advantages:
1) Возможность проведения измерений в мутных и вязких средах.1) Possibility of carrying out measurements in turbid and viscous media.
2) Возможность работы с микрообъемами.2) Ability to work with microvolumes.
3) Простое оборудование.3) Simple equipment.
4) Быстрое снятие калибровки4) Quick removal of calibration
5) Не нужно подбирать длину волны.5) No need to select the wavelength.
6) Не нужно подбирать реагенты для перевода калибровочных растворов и анализируемой пробы в окрашенную форму.6) There is no need to select reagents to convert calibration solutions and the analyzed sample into a colored form.
Задачей изобретения является разработка способа определения концентраций фторид- и тетрафторборат-ионов при их совместном присутствии.The objective of the invention is to develop a method for determining the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions in their joint presence.
Поставленная задача решается способом определения концентраций фторид-ионов в электролитах прямым потенциометрическим методом с использованием лантанфторидного ион-селективного электрода и электрода сравнения, включающим построение градуировочной зависимости по стандартным растворам, значение рН анализируемой пробы контролируют с помощью рН-селективного стеклянного электрода, при этом построение градуировочной зависимости для лантанфторидного ион-селективного электрода проводят по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л фторида натрия и одновременно проводят прямое потенциометрическое измерение тетрафторборат-ионов с использованием тетрафторборатселективного электрода с мембраной из поливинилхлорида, четвертичного аммониевого основания и дибутилфталата, и электрода сравнения, включающее построение градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л тетрафторбората натрия, все электроды погружены в анализируемый раствор органической соли тетрафторборной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л, измерения проводят течение 3 часов.The problem is solved by a method for determining the concentrations of fluoride ions in electrolytes by a direct potentiometric method using a lanthanum fluoride ion-selective electrode and a reference electrode, including the construction of a calibration dependence using standard solutions, the pH value of the analyzed sample is controlled using a pH-selective glass electrode, while the construction of a calibration dependences for the lanthanum fluoride ion-selective electrode are carried out using standard solutions with concentrations of 10 -6 -10 -2 mol/l sodium fluoride and at the same time direct potentiometric measurement of tetrafluoroborate ions is carried out using a tetrafluoroborate-selective electrode with a membrane made of polyvinyl chloride, quaternary ammonium base and dibutyl phthalate, and reference electrode, including the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations of 10 -6 -10 -2 mol/l sodium tetrafluoroborate, all electrodes are immersed in the analyzed solution of an organic salt of tetrafluoroboric acid with a concentration of 0.1 mol/l, measurements are carried out for 3 hours.
Реализацию предлагаемого изобретения иллюстрируют приведенные ниже примеры.The implementation of the present invention is illustrated by the examples below.
Пример 1.Example 1.
Процесс измерения концентраций фторид- и тетрафторборат-ионов при их совместном присутствии ведут с использованием лантанфторидного ион-селективного электрода и электрода сравнения, с построением градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л фторида натрия, значение рН анализируемой пробы контролируют с помощью рН-селективного стеклянного электрода, при этом одновременно проводят прямое потенциометрическое измерение тетрафторборат-ионов с использованием тетрафторборат-селективного электрода с мембраной из поливинилхлорида, четвертичного аммониевого основания и дибутилфталата, и электрода сравнения, с построением градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л тетрафторбората натрия, при этом концентрация анализируемого раствора соли DMP TBF (тетрафторборат диметилпирролидиния) в растворе составляет 0,1 моль/л, рН меняется от 5,85 до 3,23, концентрация фторид-ионов менялась от 1,07⋅10-5 до 2,63⋅10-4 моль/л, концентрация тетрафторборат-ионов изменяется от 0,104 до 0,056 моль/л, измерения проводят в течение 3 часов, за это время степень гидролиза изменилась от 0,0023% до 0,1035%.The process of measuring the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions in their joint presence is carried out using a lanthanum fluoride ion-selective electrode and a reference electrode, with the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations of 10 -6 -10 -2 mol/l sodium fluoride, the pH value of the analyzed samples are controlled using a pH-selective glass electrode, while a direct potentiometric measurement of tetrafluoroborate ions is simultaneously carried out using a tetrafluoroborate-selective electrode with a membrane of polyvinyl chloride, quaternary ammonium base and dibutyl phthalate, and a reference electrode, with the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations 10 -6 -10 -2 mol/l sodium tetrafluoroborate, while the concentration of the analyzed solution of the DMP TBF salt (dimethylpyrrolidinium tetrafluoroborate) in the solution is 0.1 mol/l, the pH changes from 5.85 to 3.23, the concentration of fluoride ions varied from 1.07⋅10 -5 to 2.63⋅10 -4 mol/l, the concentration of tetrafluoroborate ions varies from 0.104 to 0.056 mol/l, measurements are carried out over 3 hours, during which time the degree of hydrolysis changed from 0. 0023% to 0.1035%.
Пример 2.Example 2.
Процесс измерения концентраций фторид- и тетрафторборат-ионов при их совместном присутствии ведут с использованием лантанфторидного ион-селективного электрода и электрода сравнения, с построением градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л фторида натрия, значение рН анализируемой пробы контролируют с помощью рН-селективного стеклянного электрода, при этом одновременно проводят прямое потенциометрическое измерение тетрафторборат-ионов с использованием тетрафторборат-селективного электрода с мембраной из поливинилхлорида, четвертичного аммониевого основания и дибутилфталата, и электрода сравнения, с построением градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л тетрафторбората натрия, при этом концентрация анализируемого раствора соли ТЕМА TBF (тетрафторборат триэтилметиламмония) в растворе составляет 0,1 моль/л, рН меняется от 5,28 до 3,64 концентрация фторид-ионов менялась от 7,0⋅10-5 до 1,98⋅10-4 моль/л, концентрация тетрафторборат-ионов изменяется от 0,07865 до 0,03423 моль/л, измерения проводят в течение 3 часов, за это время степень гидролиза изменилась от 0,01948% до 0,1265%.The process of measuring the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions in their joint presence is carried out using a lanthanum fluoride ion-selective electrode and a reference electrode, with the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations of 10 -6 -10 -2 mol/l sodium fluoride, the pH value of the analyzed samples are controlled using a pH-selective glass electrode, while a direct potentiometric measurement of tetrafluoroborate ions is simultaneously carried out using a tetrafluoroborate-selective electrode with a membrane of polyvinyl chloride, quaternary ammonium base and dibutyl phthalate, and a reference electrode, with the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations 10 -6 -10 -2 mol/l sodium tetrafluoroborate, while the concentration of the analyzed salt solution TEMA TBF (triethylmethylammonium tetrafluoroborate) in the solution is 0.1 mol/l, the pH varies from 5.28 to 3.64 the concentration of fluoride ions varied from 7.0⋅10 -5 to 1.98⋅10 -4 mol/l, the concentration of tetrafluoroborate ions varies from 0.07865 to 0.03423 mol/l, measurements are carried out over 3 hours, during which time the degree of hydrolysis has changed from 0.01948% to 0.1265%.
Пример 3.Example 3.
Процесс измерения концентраций фторид- и тетрафторборат-ионов при их совместном присутствии ведут с использованием лантанфторидного ион-селективного электрода и электрода сравнения, с построением градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л фторида натрия, значение рН анализируемой пробы контролируют с помощью рН-селективного стеклянного электрода, при этом одновременно проводят прямое потенциометрическое измерение тетрафторборат-ионов с использованием тетрафторборат-селективного электрода с мембраной из поливинилхлорида, четвертичного аммониевого основания и дибутилфталата, и электрода сравнения, с построением градуировочной зависимости по стандартным растворам с концентрациями 10-6-10-2 моль/л тетрафторбората натрия, при этом концентрация анализируемого раствора соли SBP TBF (тетрафторборат спиробипирролидиния) в растворе составляет 0,1 моль/л, рН меняется от 5,34 до 3,49, концентрация фторид-ионов менялась от 3,09⋅10-5 до 2,02⋅10-4 моль/л, концентрация тетрафторборат-ионов изменяется от 0,09688 до 0,03841 моль/л, измерения проводят в течение 3 часов, за это время степень гидролиза изменилась от 0,006978% до 0,1152%.The process of measuring the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions in their joint presence is carried out using a lanthanum fluoride ion-selective electrode and a reference electrode, with the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations of 10 -6 -10 -2 mol/l sodium fluoride, the pH value of the analyzed samples are controlled using a pH-selective glass electrode, while a direct potentiometric measurement of tetrafluoroborate ions is simultaneously carried out using a tetrafluoroborate-selective electrode with a membrane of polyvinyl chloride, quaternary ammonium base and dibutyl phthalate, and a reference electrode, with the construction of a calibration dependence using standard solutions with concentrations 10 -6 -10 -2 mol/l sodium tetrafluoroborate, while the concentration of the analyzed salt solution SBP TBF (spirobipyrrolidinium tetrafluoroborate) in the solution is 0.1 mol/l, pH changes from 5.34 to 3.49, concentration of fluoride ions varied from 3.09⋅10 -5 to 2.02⋅10 -4 mol/l, the concentration of tetrafluoroborate ions varies from 0.09688 to 0.03841 mol/l, measurements are carried out over 3 hours, during which time the degree of hydrolysis changed from 0.006978% to 0.1152%.
Предлагаемый способ обладают следующими преимуществами по сравнению с известным:The proposed method has the following advantages compared to the known one:
1) Можно быстро, без дополнительной пробоподготовки измерить совместное присутствие фторид- и тетрафторборат-ионов в анализируемой пробе.1) You can quickly, without additional sample preparation, measure the combined presence of fluoride and tetrafluoroborate ions in the analyzed sample.
2) Метод является экспрессным для измерения концентраций фторид- и тетрафторборат-ионов в пробе, так как соли, содержащие тетрафторборат-ион легко подвергаются гидролизу и измерять концентрации фторид- и тетрафторборат-ионов необходимо одновременно и быстро.2) The method is express for measuring the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions in a sample, since salts containing tetrafluoroborate ions are easily hydrolyzed and it is necessary to measure the concentrations of fluoride and tetrafluoroborate ions simultaneously and quickly.
3) Данный способ позволяет количественно определить содержание в анализируемой пробе фторид- и тетрафторборат-ионов в электролитах суперконденсаторов, содержащих органические соли тетрафторборной кислоты.3) This method allows you to quantitatively determine the content of fluoride and tetrafluoroborate ions in the analyzed sample in electrolytes of supercapacitors containing organic salts of tetrafluoroboric acid.
4) Зная концентрации обоих определяемых ионов, можно рассчитать степень гидролиза органической соли тетрафторборной кислоты, входящей в состав электролитов суперконденсаторов в течение определенного времени. Таким образом, можно контролировать состав электролитов при хранении.4) Knowing the concentrations of both ions being determined, it is possible to calculate the degree of hydrolysis of the organic salt of tetrafluoroboric acid, which is part of the electrolytes of supercapacitors over a certain time. In this way, it is possible to control the composition of electrolytes during storage.
5) Методов анализа по одновременному, мгновенному измерению фторид- и тетрафторборат-ионов нет. Кроме того, предел обнаружения этих ионов другими известными методами не является достаточно низким и для этого необходимо более сложное и дорогое оборудование, в отличие от ионометрии.5) There are no analytical methods for simultaneous, instantaneous measurement of fluoride and tetrafluoroborate ions. In addition, the detection limit of these ions by other known methods is not low enough and this requires more complex and expensive equipment, in contrast to ionometry.
Актуальность разработки способа аналитического контроля фторид- и тетрафторборат-ионов при их совместном присутствии также состоит в том, что в присутствии воды, а вследствие этого гидролиза органических солей тетрафторборной кислоты, входящих в состав электролитов суперконденсаторов образуются фторид-ионы, присутствие которых в электролитах суперконденсаторов существенно снижает их функциональные и технологические характеристики, а соответственно ухудшает и работу суперконденсатора.The relevance of developing a method for analytical monitoring of fluoride and tetrafluoroborate ions in their joint presence also lies in the fact that in the presence of water, and as a result of the hydrolysis of organic salts of tetrafluoroboric acid included in the electrolytes of supercapacitors, fluoride ions are formed, the presence of which in electrolytes of supercapacitors is significant reduces their functional and technological characteristics, and accordingly worsens the performance of the supercapacitor.
Снижение концентраций анализируемых растворов до 0,01 моль/л и ниже не целесообразно, поскольку определяемая концентрация фторид-ионов становится ниже 10-6 моль/л что не входит в линейную часть градуировочной зависимости для лантанфторидного ион-селективного электрода, точную концентрацию фторид-ионов в данном случае невозможно определить корректно. Повышение концентрации анализируемого раствора также нецелесообразно, поскольку концентрации выше 0,1 моль/л при измерении ионометрическими методами на практике не применяются. Результаты получены при использовании оборудования ЦКП РХТУ им. Д.И. Менделеева.Reducing the concentrations of the analyzed solutions to 0.01 mol/l and below is not advisable, since the determined concentration of fluoride ions becomes below 10 -6 mol/l, which is not included in the linear part of the calibration dependence for the lanthanum fluoride ion-selective electrode, the exact concentration of fluoride ions in this case it is impossible to determine correctly. Increasing the concentration of the analyzed solution is also impractical, since concentrations above 0.1 mol/L when measured by ionometric methods are not used in practice. The results were obtained using the equipment of the Shared Use Center of the Russian Chemical Technical University named after. DI. Mendeleev.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812827C1 true RU2812827C1 (en) | 2024-02-02 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU343211A1 (en) * | METHOD OF MAKING ELECTRODE MEMBRANE | |||
| SU1735775A1 (en) * | 1990-04-11 | 1992-05-23 | Ленинградский научно-исследовательский институт гигиены труда и профессиональных заболеваний | Method for quantitatively determining boron content in biologic materials |
| RU2331873C1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-08-20 | Владимир Александрович Карелин | Method of determination of fluoride ion concentration in water (version) |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU343211A1 (en) * | METHOD OF MAKING ELECTRODE MEMBRANE | |||
| SU1735775A1 (en) * | 1990-04-11 | 1992-05-23 | Ленинградский научно-исследовательский институт гигиены труда и профессиональных заболеваний | Method for quantitatively determining boron content in biologic materials |
| RU2331873C1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-08-20 | Владимир Александрович Карелин | Method of determination of fluoride ion concentration in water (version) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BORJIGIN S. et al. Determination of Total Fluoride in Boron-containing Solutions // ANALYTICAL SCIENCESES, 2010, V.26, pp.603-606. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buckee | Estimation of nitrogen with an ammonia probe | |
| RU2812827C1 (en) | Method for determining concentrations of fluoride ions in electrolytes | |
| Ni et al. | Simultaneous determination of halide and thiocyanate ions by potentiometric precipitation titration and multivariate calibration | |
| Telep et al. | Ultraviolet Spectrophotometric Determination of Vanadium | |
| Strickland et al. | Determining serum protein-bound iodine | |
| Ivanović et al. | Isopiestic determination of osmotic coefficients in the ionic strength range Im=(0.9670–2.2160) mol⋅ kg− 1 and activity coefficients determined by electromotive force measurements in the range Im=(0.0897–1.0054) mol⋅ kg− 1 of the {yKCl+(1–y) K2HPO4}(aq) system at T= 298.15 K | |
| Smith et al. | Direct Titration of Potassium with Tetraphenylborate. Amperometric Equivalence-Point Detection | |
| Radić | Determination of nanomole amounts of aluminium by use of a fluoride ion-selective electrode | |
| DK172925B1 (en) | Process for determining the acid value in oils and reagents for use in the practice of the process | |
| Pavel et al. | Microdetermination of fluorine in organic compounds by direct measurement with a fluoride electrode | |
| O'donnell et al. | Null-point potentiometric determination of fluoride | |
| Toren et al. | Determination of Carbonyl Compound by Extraction of Its 2, 4-Dinitrophenylhydrazone | |
| Warshowsky et al. | Determination of Sulfur by Peroxide Bomb Decomposition and Amperometric Titration | |
| Hahn et al. | Ultraviolet Spectrophotometric Determination of Zirconium | |
| Burgess et al. | A kinetic method for the determination of arsenic (III), antimony (III) and ascorbic acid | |
| Kratsis et al. | Potentiometric study of the association of magnesium and sulfate ions at 25° C in high ionic strength media | |
| De Caro et al. | Titrimetry with Automated Instruments | |
| Lindroos | Determination of free hydrofluoric and nitric acids in pickling bath liquors using a fluoride-selective electrode and alkalimetric titration | |
| RU2478203C1 (en) | Method of determining content of alkali metal formates in deicing agents | |
| Barbolani et al. | Potentiometric titration of chlorine and its oxy compounds in water | |
| Radić et al. | Kinetic-potentiometric determination of aluminium in acidic solution using a fluoride ion-selective electrode | |
| SU1330534A1 (en) | Method of determining the content of monohydraulic alcohol in water solutions | |
| Ioannou et al. | Kinetic fluorometric determination of aluminum in serum. | |
| SU968753A1 (en) | Method of determining ternary amine in amine oxide | |
| Ye et al. | Kinetic potentiometry simultaneous determination of iron (III) and zirconium (IV) by using the Kalman filter |