Спосіб визначення нітрат-іонів у водних розчинах

Реферат: Спосіб визначення нітрат-іонів у водних розчинах через потенціал NO3-іонселективного електроду у порівнянні з хлорсрібним електродом. Вимірювання потенціалу виконують способом прямої хронопотенціометрії за методом багаторазових добавок в інтервалі зростання і стабілізації потенціалу. UA 114724 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ НІТРАТ-ІОНІВ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ UA 114724 U UA 114724 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до аналітичної хімії водних систем і спрямована на розробку способів електрохімічного контролю параметрів природних і техногенних водних об'єктів навколишнього середовища за вмістом нітрат-іонів та їх фонового моніторингу. Необхідність точного визначення концентрації нітрат-іонів у воді зумовлена діючими нормативами їх вмісту у воді джерел централізованого і нецентралізованого водопостачання для забезпечення її 3 3 безпечного використання, регламентованими від 0,9 мг/дм до 4,4 мг/дм , і у цьому діапазоні їх концентрацію потрібно надійно вимірювати [ДСТУ 7525:2014 Вода питна. Вимоги та методи контролювання якості. - К.: Мінекономрозвитку України, 2014. - 26 с.]. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до корисної моделі, що заявляється, є спосіб визначення концентрації нітратів у воді потенціометричним методом з іонселективним електродом [РД 52.24.367-2014 «Массовая концентрація нитратов в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ионселективным електродом». - Ростов-на-Дону: ГУ ГХИ, 2010. - 38 с.]. Суть способу полягає у визначенні концентрації іонів NO3 у водному розчині з добавкою фосфатного буферного розчину шляхом вимірювання потенціалу нітратного іонселективного електроду з наступним розрахунком за 3 градуювальним графіком в інтервалі концентрацій NNO3, від 0,03 до 70 мг/дм . Недоліком аналогу стосовно способу, що заявляється, є: - висока сумарна відносна похибка вимірювання концентрації NO3 іонометричним методом у природних водних об'єктах, яка може досягати більше 30 % (Р=0,95) в діапазоні концентрацій 3 3 нітрат-іону 0,1-0,6 мг/дм та 20 % в діапазоні концентрацій нітрат-іону > 1 мг/дм ; - ускладнення процесу відтворюваності результатів вимірювання за методом калібрувального графіку, що вимагає постійності умов проведення калібровки і вимірювань. Корисною моделлю ставиться задача створення способу визначення концентрації NO 3 у воді і водних розчинах в концентраційному інтервалі питної води контрольованої якості (> 0,6 3 мг/дм ) за ДСТУ 7525:2014 і ДСТУ 4808:2007 з сумарною відносною похибкою вимірювання менше 25 %. Поставлена задача вирішується тим, що у пробах води та водних розчинах виконують вимірювання концентрації нітрат-іону через потенціал NO3-іонселективного електроду, що визначається способом прямої хронопотенціометрії, за методом багаторазових добавок. В такому режимі вимірювання потенціал електродної пари - NO3-іонселективного електроду і хлорсрібного електроду з подвійним ключем - реєструється з частотою 4 кГц і після його обробки встановлюються середні значення потенціалів протягом часу його стабілізації. При цьому усувається дрейф потенціалу, викликаний впливом зовнішніх факторів на електродну функцію іоноселективного електроду, а отже зростає точність і правильність результатів вимірювання. Порядок виконання вимірювання у пробах води вмісту нітрат-іону будується відповідно до поетапного зростання і стабілізації потенціалу NO3-іонселективного електроду у вибраних умовах вимірювань (таблиця 1). Таблиця 1 Електрохімічні параметри вимірювання потенціалу електроду ЭЛИС-121NO3 способом хронопотенціометрії Вимірювання іонів NO3 40 45 50 Інтервал концентрації Інтервал потенціалу, 3 NO3 , мкг/см мВ 0,6-6200 від +310 до +450 Орієнтовна тривалість вимірювання потенціалу, с 60-180 Приклад 1. Визначення концентрації NO3 у модельних розчинах. Готують модельні і градуювальні розчини 1, 2, 3, 4, 5 з відповідною концентрацією NO 3 : 3 -5 -4 0,62; 6,2; 62,0; 620; 6200 мкг/см або це розчини KNO3 з молярною концентрацією 1•10 , 1•10 , -3 -2 -1 1•10 , 1•10 , 1•10 М. 3 Для виконання вимірювань в електролітичну комірку наливають 10 см градуювального -5 розчину 1, з мінімальною концентрацією NO3 початкового діапазону вимірювання 1•10 М KNO3. Встановлюють підготовлені до роботи вимірювальний електрод (ЭЛИС-121 NO3) і порівняльний електрод (хлорсрібний електрод з подвійним ключем), електролітичну комірку розміщують на магнітній мішалці і помірно перемішують. Проводять вимірювання потенціалу електродної пари в режимі прямої хронопотенціометрії протягом 60 с (таблиця 1). За аналогічною процедурою виконують вимірювання потенціалу NO 3-іонселективного електроду 1 UA 114724 U -1 5 10 15 градуювального розчину 5 (1·10 М KNO3). За одержаними значеннями потенціалів будують лінійний калібрувальний графік. 3 -5 У електролітичну комірку вносять 10,0 см модельного розчину з концентрацією 1·10 М NO3 (6,2 мкг) і виконують: - вимірювання початкового потенціалу проби; -3 - до проби вносять при мінімальній зміні її об'єму першу добавку (розчин 1·10 М NO3 ), що містить 6,2 мкг NO3 та виконують вимірювання потенціалу проби з добавкою 1; - повторюють аналогічні вимірювання потенціалів, поетапно збільшуючи масу добавки NO 3 (до п'яти добавок). За одержаним значенням потенціалів NO3 -іонселективного електроду у модельних розчинах 1, 3, 4 виконують математичну обробку результатів вимірювання. У таблиці 2 наведені результати вимірювання концентрації фторид-іонів у модельних розчинах 1, 3 і 4, відносні похибки для виконаних серій добавок до модельних розчинів. За результатами досліджень, наведеними в прикладі 1, встановлено, що відносна похибка вимірювання концентрації NO 3 не перевищує заданих винаходом меж ( від ±0,6 до ± 22,9 % NO 3 ) у діапазоні концентрацій нітрат3 іонів від 0,6 до 6200 мкг/см . Таблиця 2 Параметри та похибки вимірювань нітрат-іонів у модельних розчинах Задана концентрація Введено для KNO3, 3 вимірювання моль/дм 3 NO3 , мкг/см -5 1·10 -1 1·10 0,62 6200 -5 0,62 -3 62,0 -2 620 1·10 1·10 1·10 Результати вимірювань Виміряна концентрація Добавка Потенціал, Концентрація Маса мВ KNO3, NO3 , KNO3, NO3 , 3 моль/дм мкг 3 моль/дм мкг Градуювальний графік Розчин 5 +447,0 Розчин 1 +326,2 1 Аналіз модельних розчинів -5 Проба +444,4 6,2 0,994•10 6,16 -3 +Добавка 1 +416,1 10 6,2 -3 +Добавка 2 +406,4 10 12,4 -3 +Добавка 3 +402,7 10 18,6 -3 Проба +448,4 620 1,23•10 762 -2 +Добавка 1 +397,3 10 62 -2 +Добавка 2 +380,4 10 124 -2 Проба +396,8 6200 0,790•10 4900 -1 +Добавка 1 +361,9 10 2480 -1 +Добавка 2 +357,1 10 3100 Режим Відносна похибка, % 0,6 22,9 21,0 20 25 Приклад 2. У пробі природної води визначали вміст NO 3 через потенціал NO3іонселективного електроду, вимірюваного способом прямої хронопотенціометрії, за методом багаторазових добавок, як описано в Прикладі 1, та порівнювали з результатами аналізу, одержаними за методом іонометрії [РД 52.24.367-2014 «Массовая концентрация нитратов в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ионселективным електродом». - Ростов-на-Дону: ГУ ГХИ, 2010. - 38 с]. Результати вимірювань наведено в таблиці 3. Таблиця 3 Порівняння результатів вимірювання концентрації нітратів у природній воді різними методами аналізу Методи аналізу Іонометрії Хімічний елемент NO3 Результати вимірювання концентрації важких металів у 3 воді, мг/дм проба 1 проба 2 проба 3 середнє значення 2,2 2,8 2,9 2,6 2 UA 114724 U Продовження таблиці 3 Пропонований спосіб прямої хронопотенціометрії 2,4 2,6 2,5 2,5 5 За прикладом 2 встановлено співпадання результатів вимірювання концентрації NO 3 у зразках природної води, одержаних різними способами вимірювання з відхиленням, регламентованим ГОСТ 4386-89. Запропонований спосіб визначення концентрації NO 3 через потенціал NO3-іонселективного електроду, вимірюваного способом прямої хронопотенціометрії, за методом багаторазових добавок у пробах води різного природного і техногенного походження може використовуватись 3 у необхідному для практики діапазоні вимірювань від 0,6 до 6200 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації нітрат-іону у заданому корисною моделлю інтервалі. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб визначення нітрат-іонів у водних розчинах через потенціал NO3-іонселективного електроду у порівнянні з хлорсрібним електродом, який відрізняється тим, що вимірювання потенціалу виконують способом прямої хронопотенціометрії за методом багаторазових добавок в інтервалі зростання і стабілізації потенціалу. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3