Спосіб кількісного визначення концентрації озону у воді

Винахід належить до електрохімічних методів аналізу та може бути використаний в лабораторних та промислових умовах для очистки води від забруднень. Існує спосіб визначення озону педометричним методом, який базується на взаємодії йодистого калію з озоном: О3+2КІ+Н2О= О2+І 2+2КОН [Разумовський С.Д., Галстян ГА., Тюпало М.Ф. Озон та його реакції з аліфатичними сполуками - Луганськ: Видавництво СУДУ, 2000. - с.44]. Недоліком відомого способу є те, що він потребує використання ручних операцій (відбирання проби, підготовка препаратів, титруванння), що перешкоджає автоматизації вимірювань. Окрім того, метод потребує незалежного контролю через те, що в кислому середовищі кількість йоду, який виділяється, перевищує стехіометричну кількість озону (ланцюгове окислення НІ), а в лужному середовищі, навпаки, вона нижча внаслідок руйнування озону та окислення йоду до йодату. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб полярографічного визначення концентрації озону в кислих розчинах при електрохімічному відновленні на платиновому мікро електроді, що обертається, при потенціалах нижче +1,6В. В якості електрода порівняння використовують електрод з оксиду свинцю у розчині сірчаної кислоти [Журнал: Заводская лаборатория - М.: Металлур гиздат, Т.24, 1958. - с.407-409, прототип]. Недоліком відомого способу є те, що він потребує присутності в розчині сірчаної кислоти концентрації 1моль/л, що перешкоджає визначенню концентрації озону безпосередньо у воді. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу кількісного визначення концентрації озону у воді, в якому завдяки використанню хлорсрібного електрода порівняння з'являється можливість виконувати вимірювання безпосередньо у воді, за рахунок чого досягається можливість безпосереднього, безперервного та автоматичного контролю середовища. Поставлена задача вирішується тим, що в способі кількісного визначення концентрації озону у воді вольтамперометричним методом на платиновому електроді, згідно з винаходом, в якості електрода порівняння використовують хлорсрібний електрод. Відмінною особливістю запропонованого винаходу, у порівнянні з прототипом, є використання хлорсрібного електрода порівняння, який може працювати в будь якому середовищі. Поляризація платинового електрода призводить до відновлення озону та виникнення струму, пропорційного концентрації озону. Величина сили струму вимірюється та перераховується в концентрацію озону. Для нейтрального середовища діапазон поляризації знаходиться в межах від + 0,1 до 1,0В відносно хлорсрібного електрода порівняння. Якщо потенціал платинового електрода при поляризації досягає понад 1В, то відновлення озону не відбувається, а при потенціалі поляризації менше 0,1В відбувається відновлення кисню. Для кислого середовища (10% розчин сірчаної кислоти) діапазон поляризації знаходиться в межах від +0,4 до +1,0В відносно хлорсрібного електрода порівняння. При поляризації платинового електрода понад +1,0В не відбувається відновлення озону, а при поляризації платинового електрода до +0,4В відбувається відновлення кисню та водню. Використання хлорсрібного електрода порівняння пояснюється його стабільним потенціалом, який не змінюється в широкому діапазоні рН та в присутності озону. Спосіб здійснюють наступним чином. Лабораторна установка складається з електрохімічної комірки, потенціостатичного приладу та комп'ютера. В електрохімічній комірці знаходяться платиновий електрод, хлорсрібний електрод порівняння та допоміжний електрод з нержавіючої сталі. Потрібну концентрацію озону досягають за допомогою електричного синтезатора озону шляхом пропускання газу крізь воду. Поляризація вимірювального електрода здійснюється за допомогою потенціостата, керованого комп'ютером. Реєстрація результатів вимірювання та перерахунок сили струму в концентрацію озону проводиться за допомогою комп'ютера. Калібрування та контроль результатів здійснюють йодометричним методом. Доказом здійснення способу, що пропонується, є наступні приклади. Приклади 1-3 Електрохімічну комірку ємністю 100мл, де знаходяться платиновий електрод, хлорсрібний електрод порівняння та допоміжний електрод з нержавіючої сталі, наповнюють водопровідною водою. Потрібну концентрацію озону створюють за допомогою електричного синтезатора озону шляхом пропускання газу крізь воду. Розчин перемішують за допомогою мішалки. Періодичну поляризацію вимірювального електрода здійснюють за допомогою потенціостата, що керується комп'ютером. Вимірювання сили струму відбувається при потенціалі +0,4В. Цикл поляризації та вимірювання складає 3-4с. Реєстрацію результатів вимірювання та перерахування сили струму в концентрацію озону здійснюють за допомогою комп'ютера за формулою: С = k*І, де: С - концентрація озону, мг/л, k - коефіцієнт перерахування, мг/л, І - виміряний струм, мкА. Калібрування та контроль результатів вимірювань здійснюють йодометричним методом аналізу. Коефіцієнт перерахування k складає 1,91*10-3мг/л/мкА. Результати вимірювань наведені в таблиці. № прикладу 1 2 3 Концентрація озону заданими йодометричного методу аналізу, мг/л 0 0,15 0,23 Концентрація озону за даними Виміряний струм, мкА методу аналізу, що пропонується, мг/л 3,0 0,005 89,5 0,17 115,0 0,22 Результати вимірювань показали, що спосіб, який пропонується, дає можливість визначати концентрацію озону. Похибка вимірювань не перевищує 15%. Таким чином, запропонований спосіб дає можливість безпосереднього, безперервного та автоматичного контролю кількості озону у воді.