Мембранний іоноселективний електрод для визначення фосфат-іонів

Изобретение относится к потенциометрическим методам количественного определения веществ и может быть использовано для контроля активности фосфат-ионов в водных растворах. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является мембранный ионоселективный электрод (ИСЭ) пленочного типа для определения активности ионов фосфорной кислоты на основе фосфатов четвертичных аммониевых оснований тетрадециламмония (ТДА), триоктилгептенаммония (ТОГА). Использовали мембраны следующего состава: ПВХ:ПНЦ:ТДА(ГОТА) Н2РО4-1:3:0.05 моль/кг ПНЦ, где ПВХ (поливинилхлорид) и НПЦ (2-паранитроцимол) даны в весовом соотношении [1]. Электроды сохраняют фосфатную функцию в присутствии 100-кратных избытков бикарбоната и карбоната. 10-кратных избытков ацетата, 20-кратных избытков сульфата и 2-кратных нитрат-ионов и функционируют в диапазоне 10'3- 5 М. Недостатком данных электродов является малая чувствительность (10 М) и низкая избирательность в присутствии нитрат-, сульфат- и других ионов. В основу изобретения поставлена задача создания мембранного ИСЭ для определения фосфат-ионов, который обеспечивает снижение предела обнаружения и повышения избирательности ионометрического определения фосфат-ионов. За счет этого повышается экспрессность, снижается стоимость анализа, расширяется диапазон измеряемых концентраций. Поставленная задача решается тем, что мембранный фосфатный электрод, включающий мембрану, состоящей из связующего поливинилхлорида, электродноактивного материала - фосфата и пластификатора согласно изобретению, отличается тем, что в качестве пластификатора используют дибутилфталат, а в качестве электродноактивного материала - фосфатную соль первичного алкиламина нормального строения с длиной цепи С12-С15, в качестве растворителя - тетрагидрофуран, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: Пример 1. Навеску ПВХ массой 0,5 г растворяют в 10 мл ТГФ и перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. Отдельно получают раствор, содержащий 0,5 мг фосфатной соли амина в 5 мл ТГФ. Полученный раствор вносят в раствор ПВХ и приливают 2 г ДБФ. Полученную смесь тщательно перемешивают до гомогенного состояния и отсутствия пузырьков воздуха. Пример 2. По описанной выше методике готовят мембрану с весовыми соотношениями компонентов ПВХ:ДБФ:фосфатная соль первичного алкиламина как 1 ",0:3:0,001. Пример 3. Готовят по описанной методике мембрану из ПВХ, ДФТ и фосфатной соли первичного алкиламина С12-С15 в вес.ч.: 1,5:4 и 0,005 соответственно. Полученный раствор (по всем трем примерам) помещают в чашку Петри диаметром 100 мм и оставляют на ровном месте на 3-4 сут. Мембрану следует хранить в эксикаторе. Электрод изготовляют путем приклеивания дисков, вырезанных из мембраны указанного состава, к торцу ПВХ-трубоктого же диаметра, что и диски. Клеем служит раствор ПВХ в ТГФ, что позволяет улучшить герметичность электрода с помощью одного из наиболее простых технологических приемов (склеивание). Уменьшение содержания фосфатной соли первичного алкиламина ниже 0,001% приводит к резкому уменьшению сопротивления мембраны и не позволяет использовать стандартное потенциометрическое оборудование. При содержании соли выше 0,05 вес.% наблюдается низкая растворимость, что приводит к выкристаллизовыва-нию соли из органического растворителя и сокращается срок службы мембраны. При уменьшении содержания полиоииилхлори-да в мембране (за счет соответственно увеличения содержания ДБФ) наблюдается ухудшение механических свойств мембраны, что приводит к уменьшению эксплуатации электрода. Увеличение содержания ПВХ свыше 1,5% вызывает увеличение сопротивления мембран, что ухудшает воспроизводимость потенциалов мембраны, а следовательно, и погрешность измерений. Внутрь электрода заливают раствор гидрофосфата натрия и опускают хлорсеребряный полуэлемент. Электрод сравнения - хлорсеребряный электрод типа ЭВП-1МЗ. Для регистрации электродных характеристик используют электрохимическую ячейку: ЭДС ячейки измеряют при перемешивании раствора магнитной мешалкой с помощью иономера универсального ЭВ-74. Время жизни электрода 5 месяцев при хранении в сухом виде при 25°С. Электродные функции приготовленного таким образом электрода представлены в табл.1. Градуировочная характеристика ИСЭ на гидрофосфатион линейна от 1 * 10 до 5 · 10 моль/л. Угловой коэффициент Нернста составляет 26 мВ, что соответствует двухзарядному иону НРО4 (теоретически рассчитанный коэффициент Нернста равен 28 мВ). На основании работы (3) в качестве электродноактивного вещества мембраны ИСЭ использовали фосфатную соль пераичного алкиламина С 12-С15. Выбор этого соединения подтвержден калориметрическими исследованиями реакции ионофлотационного насыщения фосфат-ионов катионами аминов различного строения. Так, энтальпия процесса насыщения Δ Η для н-додециламина составила 74,3 кДж/моль, а три-иоктиламина ΔΗ - 15 кДж/моль. За счет более низкой растворимости фосфатной соли н-додециламина достигнуто снижение предела обнаружения до 5.3 ' 10 моль/л. Вычисленные значения коэффициентов селективности представлены в табл.2. Предложенный ИСЭ можно применять для определения фосфат-ионов в раство рах, содержащих ΝΟ3", SO42'. СГ и другие анионы. Измерение электродных характеристик ИСЭ проводили при рН - 5-8. В области 8 < рН < 5 электродная функция не проявляется. Это связано с природой электродноективного вещества (фосфатной соли первичного алкиламина) и изменением мольных долей различных форм фосфорной кислоты. Таким образом, предлагаемый электрод удовлетворяет требованиям контроля содержания фосфатионов в водных растворах солевого состава.