Спосіб визначення іонів амонію у водних розчинах

Реферат: + Спосіб визначення іонів амонію у водних розчинах через потенціал NH4 - іонселективного електрода у порівнянні з хлорсрібним електродом. Вимірювання потенціалу виконують способом прямої хронопотенціометрії за методом багаторазових добавок в інтервалі зростання і стабілізації потенціалу. UA 114727 U (12) UA 114727 U UA 114727 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до аналітичної хімії водних систем і спрямована на розробку засобів електрохімічного контролю параметрів природних і техногенних водних об'єктів навколишнього середовища за вмістом аміаку та його фонового моніторингу. Необхідність точного визначення концентрації іонів амонію у воді зумовлена діючими нормативами його вмісту у воді джерел централізованого і нецентралізованого водопостачання для забезпечення 3 3 її безпечного використання, регламентованими від 0,1 мг/дм до 2,6 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.; Державні санітарні норми та правила " Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСанПіН 2.2.4-171-10). - Затверджено наказом Міністерства охорони здоров'я України від 12. 05. 2010, N400. - Реєстр. 1 липня 2010 р. за N 452/17747]. Найбільш близьким аналогом є спосіб потенціометричного визначення концентрації іонів амонію у поверхневих водах [РД 52.24.394-95. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в поверхностных водах суши потенциометрическим методом с ионселективным електродом /Дата введення 01.07.1995; Дата актуалізації 01.12.2013. Режим доступу: snipov.net/database/c_4164362195_doc_4293835571.html]. Суть способу полягає у визначенні + концентрації іонів NH4 у водному розчині з добавкою буферного розчину тріс-(оксиметил)+ амінометан до рH 7,5-8,0, шляхом вимірювання потенціалу NH4 - іонселективного електроду з -1 наступним розрахунком за градуювальним графіком в інтервалі концентрацій амонію від 10 до -5 10 М. Недоліком аналога стосовно способу, що заявляється, є: + - висока сумарна відносна похибка вимірювання концентрації NH4 у природних водних 3 об'єктах, яка може досягати ±25 % (Р=0,95) в діапазоні концентрацій іону амонію 0,4-11,4 мг/дм ; - ускладнення процесу відтворюваності результатів вимірювання за методом калібрувального графіку, що вимагає постійності умов проведення калібровки і вимірювань. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу визначення концентрації + NH4 у воді і водних розчинах в концентраційному інтервалі питної води контрольованої якості за ДСТУ 7525:2014 з сумарною відносною похибкою вимірювання до 25 %, що є регламентованим показником для вимірювань методом іонометрії. Поставлена задача вирішується тим, що у пробах води та водних розчинах виконують + вимірювання концентрації амонію через потенціал NH4 - іонселективного електрода, що визначається способом прямої хронопотенціометрії, за методом багаторазових добавок. В + такому режимі вимірювання потенціал електродної пари - NH4 -іонселективного електрода і хлорсрібного електрода з подвійним ключем - реєструється з високою частотою 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 електрода, а отже зростає точність і правильність результатів вимірювання. Порядок виконання вимірювання у пробах води вмісту амонію будується відповідно до + поетапного зростання і стабілізації потенціалу NH4 - іонселективного електрода у вибраних умовах вимірювань (табл. 1). Таблиця 1 Електрохімічні параметри вимірювання потенціалу електрода ЭЛІС-121 NН4 способом хронопотенціометрії Вимірювання іонів + NH4 45 50 Інтервал концентрації Інтервал потенціалу, + 3 NH4 , мкг/см мВ 0,18-1800 від +320 до + 520 + Орієнтовна тривалість вимірювання потенціалу, с 60-180 Приклад 1. Визначення масової концентрації NH4 У модельних розчинах. + Готують модельні і градуювальні розчини 1, 2, 3, 4, 5 з відповідною концентрацією NH4 : 3 -5 -4 0,18; 1,8; 18,0; 180; 1800 мг/дм або це розчини NH4Cl з молярною концентрацією 1·10 , 1·10 , -3 -2 -1 1·10 , 1·10 , 1·10 М. Готують розчин буферу 1 Μ СаСl2 для регулювання іонної сили (БРОІС). 3 Для виконання вимірювань в електролітичну комірку наливають 10 см градуювального + -5 розчину 1, з мінімальною концентрацією NH4 початкового діапазону вимірювання 1·10 Μ 3 NH4CI, та додають 1 см розчину БРОІС. Встановлюють підготовлені до роботи вимірювальний електрод (ЭЛИС-121ΝΗ4) і порівняльний електрод (хлорсрібний електрод з подвійним ключем), 1 UA 114727 U 5 10 15 електролітичну комірку розміщують на магнітній мішалці та вмикають режим помірного перемішування. Проводять вимірювання потенціалу електродної пари в режимі прямої хронопотенціометрії протягом 60 с (табл. 1). За аналогічною процедурою виконують + -1 вимірювання потенціалу NН4 - іонселективного електрода градуювального розчину 5 (1·10 Μ NH4Cl). За одержаними значеннями потенціалів будують лінійний калібрувальний графік. 3 -3 У електролітичну комірку вносять 10,0 см модельного розчину з концентрацією 1·10 Μ + 3 NH4 (розчин 3), добавляють 1,0 см розчину БРОІС і виконують: - вимірювання початкового потенціалу проби; + - до проби вносять при мінімальній зміні її об'єму першу добавку, що містить 54 мкг NH4 та виконують вимірювання потенціалу проби з добавкою розчину 4; + - повторюють аналогічні вимірювання потенціалів, поетапно збільшуючи масу добавки NH4 (до п'яти добавок). + За одержаним значенням потенціалів NH4 - іонселективного електрода у модельних розчинах 1, 3, 4 виконують математичну обробку результатів вимірювання. У табл. 2 наведені результати вимірювання концентрації амонію 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 NH4 не перевищує + заданих винаходом меж (до ± 25 % NH4 ) у діапазоні концентрацій амонію від 0,18 до 720 3 мкг/см . 20 Таблиця 2 Параметри та похибки вимірювань амонію у модельних розчинах Задана концентрація NH4Cl, 3 моль/дм -5 1·10 -1 1·10 Результати вимірювань Введено для вимірювання + NH4 , мкг Режим 1,8 18000 Розчин 1 Розчин 5 1·10 -5 1,8 1·10 -3 180 1·10 -2 1800 Проба +Добавка 1 +Добавка 2 +Добавка 3 Проба +Добавка 1 +Добавка 2 +Добавка 3 Проба +Добавка 1 +Добавка 2 +Добавка 3 Виміряна концентрація Добавка Потенціал, Концентрація Маса мВ NH4Cl. + NH4 , мкг 3 моль/дм Градуювальний графік +378,5, +518,9 Аналіз модельних розчинів +320,0 1,8 -3 +406,9 10 5,6 -3 +415,1 10 5,4 -3 +422,9 10 8,0 +425,2 180 -2 +473,1 10 54 -2 +482,9 10 72 -2 +490,3 10 90 +408,7 1800 +440,3 1,0 1800 +447,0 1,0 3600 +450,7 1,0 5400 + NH4Cl, NH4 , м 3 3 моль/дм кг/см 1,21·10 -5 2,18 21,1 0,82·10 -3 13,09 18,7 1,09·10 + 25 Відносна похибка, % -2 196,32 9,0 + Приклад 2. У пробі природної води визначали вміст NH4 через потенціал NH4 іонселективного електрода, вимірюваного способом прямої хронопотенціометрії, за методом багаторазових добавок, як описано в Прикладі 1, та порівнювали з результатами аналізу, одержаними за методом капілярного електрофорезу (Комарова Н.В., Каменцев Я.С. Практическое руководство по использованию систем капілярного электрофореза "КАПЕЛЬ". СПб.: ООО "Веда", 2006. - 212 с.). Результати вимірювань наведено в табл. 3. 2 UA 114727 U Таблиця 3 Порівняння результатів вимірювання концентрації амонію у природній воді різними методами аналізу Методи аналізу Капілярного електрофорезу Пропонований спосіб прямої хронопотенціометрії Хімічний елемент + NH4 Результати вимірювання концентрації важких 3 металів у воді, мг/дм середнє проба 1 проба 2 проба 3 значення 0,35 0,31 0,37 0,34 0,36 0,35 0,38 0,36 + 5 10 За прикладом 2 встановлено співпадання результатів вимірювання концентрації NH4 у зразках природної води, одержаних різними методами аналізу. + + Запропонований спосіб визначення концентрації NH4 через потенціал NН4 іонселективного електрода, вимірюваного способом прямої хронопотенціометрії, за методом багаторазових добавок у пробах води різного природного і техногенного походження може 3 використовуватись у необхідному для практики діапазоні вимірювань від 0,180 до 720 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації амонію у заданому корисною моделлю інтервалі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ + 15 Спосіб визначення іонів амонію у водних розчинах через потенціал NH4 - іонселективного електрода 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 Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3