Твердоконтактные потенциометрические сенсоры, селективные к поверхностно-активным веществам

В настоящей работе показано, что в пористую структуру графита возможна миграция пластификатора и, вероятно, электродно-активного соединения. Экспериментально доказано проникновение дибутилфталата в материал графитового токоотвода и проведено его количественное определение спектрофотометрическим методом. При этом возможно образование соединений между положительно заряженным углеродом и анионами, входящими в состав мембран, что облегчает перенос заряда на границе электронный проводник-мембрана вследствие образования комплексов с переносом заряда. Эти факторы обеспечивают, вероятно, стабильные характеристики и значительный срок службы ПАВ-сенсоров с графитовым токоотводом.

Для доказательства обратимости процессов в твердоконтактных потенциометрических АЛАВ-сенсорах были рассчитаны температурные коэффициенты потенциала и их разности в 10'2 - 10'3 М растворах ДДС. С этой целью измеряли ЭДС гальванических цепей, включающих АПАВ-сенсоры с одно- и двухслойными мембранами и растворы постоянных концентраций, при изменении температуры в цикле 18° —»40°—> 18°. Совпадение рассчитанных величин (0,19 + 0,01 мВ/град) с теоретическим значением свидетельствует об отсутствии необратимых процессов в исследуемых сенсорах, в том числе и на границе мембрана-электронный проводник.

В главе 5

рассматриваются твердоконтактные потенциометрические сенсоры на неионные ПАВ и сенсоры на основе мембран смешими характеристиками обладают ТМЭ на основе соединений типа НПА тетрафенилборат (ТФБ), где в качестве НПАВ использованы полиоксиэтилированный спирт синтанол ДС-10 или нонилфенол АФд-10. Для потенциометрического титрования НПАВ предложен сенсор на основе тетрафенилбората калия (ТФБК).

Полученные для сенсоров на ионные ПАВ закономерности сохраняются и в этом случае, т.е. электроды с серебряным токоотводом отличаются более узким интервалом линейности, значительным дрейфом потенциала и малым сроком службы. Электроды с графитовым токоотводом, мембраны которых содержали окислительно-восстановительную систему, практически не отличаются по своим характеристикам от электродов, в которых мембрана наносилась непосредственно на графит. Угловые коэффициенты электродных функций составляют 28-29 мВ/С.

Возникновение мембранного потенциала в НПАВ-сенсорах связано с переносом ионов Ва2+ на границе раздела мембрана-раствор. Время установления стационарного значения потенциала в 10~8 М растворах НПАВ - 2-3 мин., в 105 М - 4-5 мин. Срок службы ПАВ-сенсоров с графитовым токоотводом - 6-7 мес, с серебряным - 2-3 недели.

Для НПА-сенсоров изучалась зависимость электропроводности мембран от времени контакта с растворами НПАВ. Установлено, что стационарное значение электропроводности устанавливается через 2-3 суток (R = 2,15 МОм - однослойные, R = 1,7 МОм - двухслойные мембраны).

Определены основные характеристики НПА-сенсоров на основе тетрафенилбората калия (ТФБК) и проведено сравнение их свойств с ТМЭ на основе ДС-10-Ва-ТФБ.

Предложен твердоконтактный потенииометрический сенсор на основе мембраны смешанного состава, предназначенный для раздельного определения неионных и анионных ПАВ при совместном присутствии. В качестве электродно-активного соединения использованы соединения АФ-12-В-ТФБ и додецилсульфат бария. Первое соединение обеспечивает селективность к НПАВ, а второе соединение к АПАВ. Оптимальное соотношение компонентов мембраны - 1:1. Интервал линейности электродной функции в растворах полиоксиэтили-рованных алкилфенолов и спиртов - 105 - Ю-2 М, угловой коэффициент - 28-30 мВ/С; для додецилсульфата натрия линейная зависимость сохраняется в интервале концентраций 10'5 - 10"2 М, угловой коэффициент - 58-60 мВ/С. Время установления стационарного потенциала в растворах НПАВ - 3-5 мин., АПАВ - 1 мин.

Глава 6

Практическое использование ПАВ-сенсоров.

Все разработанные ПАВ-сенсоры различных конструкций применимы для определения индивидуальных ПАВ различных типов, суммарного содержания АПАВ (КПАВ) методом прямой потенциометрии, для тестконтроля за содержанием ПАВ различных типов в малых объемах проб (V = 10-20 мкл), для потенциометрического титроилния индивидуальных ПАВ, для определения суммарного содержания ПАВ в производственных объектах и объектах окружающей среды.