Склад мембрани іоноселективного електрода

Реферат: Склад мембрани іоноселективного електрода містить полівінілхлорид, дибутилфталат, електродно активну речовину на основі аніонообміннику тетрафенілборату. Як електродно активну речовину використовують іонний асоціат катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату у стехіометричному співвідношенні 1:1. UA 117202 U (54) СКЛАД МЕМБРАНИ ІОНОСЕЛЕКТИВНОГО ЕЛЕКТРОДА UA 117202 U UA 117202 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Рішення належить до аналітичної хімії, електрохімії і може бути використано для виробництва сенсорних елементів іоноселективних електродів (ICE) - хімічних сенсорів - для кількісного визначення концентрації іонів у водних розчинах із застосуванням матеріалів, що мають низьку вартість компонентів. Відомий склад мембрани іоноселективного електрода (Пат. № 85621 Україна, МПК G01 N27/333 (2006.01). Склад мембрани іоноселективного електрода /Луганська О.В., Омельянчик Л.О., Синяєва Н. П., Гуліна Ю.С., заявник і власник патенту Запорізький національний університет - № u201306817, заявл. 31.05.2013, опубл. 25.11.2013, Бюл. № 22), який містить компоненти у такому співвідношенні, у мас. %: полівінілхлорид (ПВХ) - 24; дибутилфталат (ДБФ) - 70; електродно активну речовину (ЕАР) - іонний асоціат катіону тетраетиламонію та аніону натрієвої солі 4-метилхінолін-2-іл-гідразон гліоксилової кислоти - 6. Недоліками цього рішення є використання як ЕАР іонного асоціату катіону тетраетиламонію та аніону натрієвої солі 4-метилхінолін-2-іл-гідразон гліоксилової кислоти, що не дозволяє виконувати пряме потенціометричне визначення катіонів. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється, є використання у складі мембрани ПВХ, ДБФ та ЕАР. Відомий склад мембрани іоноселективного електрода (Пат. 2141110 Российская Федерация, МПК G01 N27/42. Способ раздельного определения анионных, катионных и неионогенних поверхностно-активних веществ /Кулапин А.И., Аринушкина Т.В.; заявитель и патентообладатель Кулапин А.И., Аринушкина Т.В. - № 98105562/28, заявл. 31.03.1998, опубл. 10.11.1999), який містить компоненти у такому співвідношенні, у мас. %: полівінілхлорид (ПВХ) 33,2; дибутилфталат (ДБФ) - 66,2; електродно активну речовину (ЕАР) - цетилпіридинійтетрафенілборат - 0,6. Недоліками цього рішення є використання у складі ЕАР катіону цетилпіридинію, що не дозволяє визначити органічний катіон алкілдиметилбензиламонію. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється, є використання у складі мембрани ПВХ, ДБФ та ЕАР, що містить як аніонообмінник тетрафенілборат. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити склад мембрани іоноселективного електрода, який шляхом використання іонного асоціату катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату, дозволяє використовувати мембрану як хімічний сенсор для кількісного визначення катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду, виготовлювати на іі основі прості, надійні, портативні іоноселектвні електроди. Суттєвими ознаками способу є використання компонентів, у такому співвідношенні, мас. %: ДБФ - 67-71; ЕАР, що складається з катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату у стехіометричному співвідношенні 1:1-6-8; ПВХ - решта. Відмінними від прототипу ознаками є використання компонентів у такому співвідношенні, мас. %: ДБФ - 67-71; ЕАР, що складається з катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату у стехіометричному співвідношенні 1:1-6-8; ПВХ - решта. Пластифіковану полівінілхлоридну мембрану синтезують так: Спочатку готують ЕАР, для 2 -2 чого змішують рівні об'єми 1,010 М розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду та 1,510 М розчину натрію тетрафенілборату. Одержаний осад відфільтровують та витримують при кімнатній температурі до повного висихання. У результаті отримують іонний асоціат алкілдиметилбензиламонію тетрафенілборату у стехіометричному співвідношенні 1:1. Потім у термостійку ємність вносять пластифікатор - ДБФ, порошок ПВХ марки С-70 та перемішують їх магнітною мішалкою, потім додають циклогексанон (ЦГ), суміш розчиняють при температурі 5060 °C. Після охолодження суміші до кімнатної температури в композицію вносять наважку ЕАР і перемішують до гомогенного стану та відсутності бульбашок повітря. Одержану композицію виливають у чашку Петрі та залишають для випаровування ЦГ на 2-4 доби, отримують еластичну плівку, з якої вирізають диск мембрани. Потім виготовляють індикаторний іоноселективний електрод (IСЕ), який перед застосуванням витримують у розчині алкілдиметилбензиламонію хлориду з концентрацією, що відповідає середині робочого діапазону електрода. Для прямих потенціометричних досліджень використовують рН-метр-мілівольтметр і гальванічний елемент. Мембрана, що заявляється, є еластичною плівкою, яка містить попередньо розчинений у циклогексаноні порошок ПВХ, який пластифікований дибутилфталатом, та ЕАР алкілдиметилбензиламонію тетрафенілборату. 1 UA 117202 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вибір оптимальної ЕАР здійснювали шляхом експериментального дослідження характеристик ICE. Вибір як ЕАР іонного асоціату катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату обумовлений аніонообмінними властивостями тетрафенілборату, що дозволяє синтезувати мембрану, оборотну до катіона алкілдиметилбензиламонію хлориду. Для визначення електрохімічних характеристик ICE, оберненого до катіону алкілдиметилбензиламоній хлориду, синтезували мембрани з вмістом ДБФ 67-71 % (зменшення відсотку ДБФ у мембрані призводить до погіршення електрохімічних характеристик ICE, а збільшення - до зменшення еластичності мембрани, що призводить до її розриву); ЕАР, що складається з катіона алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату у стехіометричному співідношенні 1:1, що доведено методом амперометричного титрування, - 68 % (збільшення або зменшення відсотку ЕАР у мембрані обумовлює погіршення електрохімічних характеристик ICE; ПВХ - решта (матриця запропонованої мембрани). Приклад конкретного виконання мембрани іоноселективного електрода. -2 Спочатку готували ЕАР, для чого у хімічному стакані змішували по 100 мл 1,010 М розчину -2 алкілдиметилбензиламонію хлориду та 1,510 М розчину натрію тетрафенілборату, отриманий осад відфільтровували та витримували при кімнатній температурі до повного висихання. У результаті отримували іонний асоціат алкілдиметилбензиламонію тетрафенілборату у стехіометричному співвідношенні 1:1. Для синтезу пластифікованої полівінілхлоридної мембрани: у термостійкий стакан вносили 1,37±0,01 г пластифікатора дибутилфталату, 0,47±0,01 г порошку полівінілхлориду марки С-70 і перемішували їх упродовж 3-5 хв. за допомогою магнітної мішалки, потім добавляли 4,5±0,1 мл циклогексанону; розчинення виконували при температурі 50-60 °C. Після охолодження в композицію вносили наважку ЕАР - іонного асоціату катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату - масою 0,14±0,01 г, перемішували до гомогенного стану та відсутності бульбашок повітря. Одержану композицію виливали у чашку Петрі діаметром 50±1 мм, залишали невелику кількість суміші для клею. Одержану композицію витримували 3 доби при кімнатній температурі для випаровування ЦГ, отримували еластичну плівку. Готували індикаторний іоноселективний електрод, обернений відносно катіону алкілдиметилбензиламоній хлориду. Перед застосуванням ICE вимочували в розчині алкілдиметилбензиламонію хлориду з -4 концентрацією 10 М, що відповідало середині робочого діапазону. Для прямих потенціометричних досліджень використовували рН - метр-мілівольтметр і гальванічний елемент. Для побудови градуювального графіка використовували серію розчинів -6 2 алкілдиметилбензиламонію хлориду з концентраціями від 10 до 10 М. Склад мембрани: ДБФ - 69 %, ЕАР - 7 % ПВХ - решта, дозволив отримати іоноселективний електрод з такими електрохімічними характеристиками: збереження Нернстівської залежності -5 -3 потенціалу від концентрації S=41 мВ/рС у діапазоні лінійності відгуку 2,010 -1,010 моль/л; -5 межа виявлення визначуваного іона 1,010 моль/л; дрейф потенціалу для розчинів з -3 -2 -6 -4 концентраціями 10 -10 М - 60 с, для 10 -10 М - 75 с; час життя електрода був обумовлений частотою його використання і складав 1,5 місяця з часу його виготовлення. Поступове погіршення характеристик електрода (зменшення чутливості та діапазону лінійності відклику) пов'язане зі зменшенням вмісту пластифікатора в мембрані, яке призводить до порушення її структури та фізико-механічних характеристик. Склад мембрани, що заявляється, дозволяє використовувати мембрану як хімічний сенсор для кількісного визначення катіона алкілдиметилбензиламонію хлориду, виготовляти з її використанням прості, надійні, портативні іоноселективні електроди. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Склад мембрани іоноселективного електрода, що містить полівінілхлорид (ПВХ), дибутилфталат (ДБФ), електродно активну (ЕАР) речовину на основі аніонообміннику тетрафенілборату, який відрізняється тим, що як електродно активну речовину використовують іонний асоціат катіону алкілдиметилбензиламонію хлориду з аніоном натрію тетрафенілборату у стехіометричному співвідношенні 1:1, при такому співвідношенні компонентів, у мас. %: ДБФ 67-71 ЕАР 6-8 ПВХ решта. 2 UA 117202 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3