Optymalizacja chlorkowych elektrod jonoselektywnych z membraną poliakrylanową
1
Odpowiedź elektrody jonoselektywnej czułej na jony chlorkowe zawierającej kopolimery ACN i BA (w stosunku molowym 0,92 do 0,08 ) w 0,1M KCl , 0,1M K 2 SO 4 , 0,1M KNO 3 , 0,1M salicylanie sodu (SalNa) . Dla membrany z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (0,92 ACN i 0,08 BA) uzyskałam nachylenie charakterystyki wynoszące - 58,2±2,3 mV/dec (R 2 =0,996), w zakresie stężeń 10 -4 -10 -1 mol/l. Dla membrany zawierającej najmniej akrylonitrylu (stosunek molowy ACN do BA wynoszący 0,69 do 0,31), w tym samym zakresie stężeń, nachylenie charakterystyki wynosi -57,5±1,9 mV/dec( R2=0,991). Optymalizacja chlorkowych elektrod jonoselektywnych z membraną poliakrylanową Elektrody jonoselektywne z membraną plastyczną są użytecznym narzędziem analitycznym. W ostatnich latach jednym z kierunków rozwoju elektrod jonoselektywnych jest poszukiwanie nowych materiałów matrycy membrany plastycznej. Szczególnym zainteresowanie cieszą się polimery i kopolimery akrylanowe, a zwłaszcza te, które można otrzymać metodą fotopolimeryzacji. Wpływ składu kopolimerów akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n- butylu (BA ) w różnym stosunku molowym na oporność membrany plastycznej, którą wyznaczyłam metodą chronopotencjometryczną przy użyciu prądu katodowego i anodowego. CH 2 CH C O O C 4 H 9 akrylonitryl (ACN) CH 2 CH C N akrylan n-butylu (BA) Fotopolimeryzacja jest prostą i szybką metodą polimeryzacji pod wpływem promieniowania ultrafioletowego UV. Metodę tę wykorzystałam do otrzymywania membran plastycznych czułych na jony chlorkowe. Nanosiłam mieszaninę zawierającą ACN i BA (w różnych stosunkach molowych), 6% jonoforu (II) chlorkowego, 3% wymieniacza jonowego, oraz dodatki substancji sieciującej (HDDA) i inicjatora fotopolimeryzacji (DMPP) na powierzchnię elektrody z węgla szklistego. Polimeryzacja promieniowaniem UV trwała kilka minut i była prowadzona w atmosferze argonu. HDDA - substancja siecująca diakrylan heksanodiolowy DMPP - inicjator fotopolimeryzacji 2,2- dimetylo-2-difenyl MTDDACl - - wymieniacz jonowy Jonofor II - chlorkowy ETH 9009 Pracownia: Pracownia Elektroanalizy Chemicznej Kierownik pracy: Dr hab. Krzysztof Maksymiuk Opiekun pracy: Dr hab. Agata Michalska– Maksymiuk Skład membrany plastycznej : ACN i BA - matryca membrany chlorek tridodecylometyloamoniowy akrylonitryl, akrylan n-butylu Elektrody zawierające w membranie jonofor (II) Dla membran z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (stosunek molowy 0,92 ACN i 0,08 BA) uzyskałam nachylenie charakterystyki najbliższe wartości teoretycznej wynoszące -54,5±0,9 mV/dec (R 2 =0,999), w zakresie stężeń 10 -4 -10 -1 mol/l. Dla membrany zawierającej najmniej akrylonitrylu (stosunek molowy ACN do BA wynoszący 0,69 do 0,31), w tym samym zakresie stężeń, nachylenie charakterystyki wynosi -49,1±2 mV/dec (R 2 =0,997). Oporność membran z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (0,92 ACN i 0,08 BA) wynosi 2,9*10 6 Ω. Membrany z największą zawartością akrylanu n-butylu (stosunek molowy BA do ACN wynoszący 0,31 do 0,69) wykazują oporność równą 9,1*10 7 Ω. Wnioski: 1.Uzyskane wyniki wskazują na możliwość wpływania na parametry analityczne i oporność membrany chlorkowej przez zmianę składu kopolimeru będącego matrycą membrany. 2.Większa zawartość akrylonitrylu w stosunku do akrylanu n- butylu pozwala uzyskać lepsze nachylenie charakterystyki. 3.Wzrost zawartości akrylonitrylu w stosunku do akrylanu n- butylu wpływa na zmniejszenie oporności membrany. 4.Membrana nie zawierająca jonoforu chlorkowego charakteryzuje się podobnymi wartościami selektywności i nieco niższą granicą wykrywalności. 5.Membrany zawierające jako matrycę akrylan n-butylu z akrylonitrylem wykazują korzystniejsze współczynniki selektywności w porównaniu z membraną zawierającą tylko akrylan n-butylu. Parametry ACN i BA (0,92-0,08) ACN i BA (0,81- 0,19) ACN i BA (0.69- 0.31) BA* ACN i BA (0,81- 0,19) bez jonoforu nachylenie [mV/dec] charakterystyki -54,5±0,9 - 52,5±3,0 49,1±2,0 -58,0±0,8 - 56,7±2, 2 granica wykrywalności (log a) 10 -4,5 10 -4,4 10 -4,2 10 -4,8 10 -4,9 współczynnik selektywności log K CL, J ±SD J = SO 4 2- -1,5±0,1 -1,7±0,2 -0,7±0,2 -0,7±0,1 - 1,4±0,1 J = NO 3 - 0,8±0,1 0,2±0,1 1,5±0,2 2,1±0,1 0,3±0,2 J = Salicylany 2,4±0,5 1,8±0,7 3,4±0,3 3,9±0,3 1,9±0,1 *M.Lyczewska, M.Wojciechowski, E.Bulska, E.A.H.Hall, K.Maksymiuk, A.Michalska Electroanalysis 19 (2007) 393-397 Wpływ składu kopolimerów akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n- butylu (BA) na parametry analityczne elektrod jonoselektywnych czułych na jony chlorkowe, zarówno zawierających jonofor w fazie membrany jak i bez jonoforu. Wstęp Wpływ zawartości akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n- butylu (BA) w kopolimerze na nachylenie charakterystyki Dla membrany zawierającej kopolimer akrylonitrylu i akrylanu n-butylu w stosunku molowym wynoszącym 0,81 do 0,19 zarówno z jonoforem, jak i tylko z wymieniaczem jonowym, uzyskałam najbardziej korzystne wartości współczynników selektywności. elektrody jonoselektywne z membraną plastyczną komora do fotopolimeryza cji lampa UV doprowadzanie argonu przepływ argonu Wyznaczane współczynników selektywności elektrod zawierających różny skład membrany plastycznej Wyznaczanie oporności membran zawierających różny stosunek molowy akrylonitrylu (ACN) do akrylanu n-butylu (BA) Przy prądzie polaryzacji wynoszącym 10 -7 A zmiana kierunku przepływu prądu z katodowego na anodowy wywołuje skokowy wzrost potencjału. Biorąc pod uwagę wielkość tego skoku można wyznaczyć oporność membrany. 0 20 40 60 80 100 120 E 2 - E 1 = 2R i 0 ,6 9 A C N - 0 ,3 1 B A 0 ,8 1 A C N - 0 ,1 9 B A 0 ,9 2 A C N - 0 ,0 8 B A 4V E [V] C zas [s] -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 ,69 A C N - 0 ,3 1 B A 0 ,81 A C N - 0 ,1 9 B A 0 ,92 A C N - 0 ,0 8 B A 50 m V E [m V] lo g a C L - Marzena Goławska Elektrody zawierające w membranie tylko wymieniacz jonowy (bez jonoforu) Elektrody z jonoforem w fazie membrany Elektrody z jonoforem w fazie membrany -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 50 m V 0 ,6 9 A C N - 0,31B A 0 ,8 1 A C N - 0 ,1 9 B A 0 ,9 2 A C N - 0 ,0 8 B A E [m V] lo g a C L - -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 200 250 300 350 400 450 500 550 CL - SO 4 2- NO 3 - SalN a E [m V] lo g a
description
Marzena Goławska. Wyznaczane współczynników selektywności elektrod zawierających różny skład membrany plastycznej. Wpływ zawartości akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA) w kopolimerze na nachylenie charakterystyki. Pracownia: Pracownia Elektroanalizy Chemicznej - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of Optymalizacja chlorkowych elektrod jonoselektywnych z membraną poliakrylanową
Odpowiedź elektrody jonoselektywnej czułej na jony chlorkowe zawierającej kopolimery ACN i BA (w stosunku molowym 0,92 do 0,08 ) w 0,1M KCl , 0,1M K2SO4 , 0,1M KNO3 , 0,1M salicylanie sodu (SalNa)
.
Dla membrany z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (0,92 ACN i 0,08 BA) uzyskałam nachylenie charakterystyki wynoszące -58,2±2,3 mV/dec (R2=0,996), w zakresie stężeń 10-4-10-1 mol/l. Dla membrany zawierającej najmniej akrylonitrylu (stosunek molowy ACN do BA wynoszący 0,69 do 0,31), w tym samym zakresie stężeń, nachylenie charakterystyki wynosi -57,5±1,9 mV/dec( R2=0,991).
Optymalizacja chlorkowych elektrod jonoselektywnych z membraną poliakrylanową
Elektrody jonoselektywne z membraną plastyczną są użytecznym narzędziem analitycznym. W ostatnich latach jednym z kierunków rozwoju elektrod jonoselektywnych jest poszukiwanie nowych materiałów matrycy membrany plastycznej. Szczególnym zainteresowanie cieszą się polimery i kopolimery akrylanowe, a zwłaszcza te, które można otrzymać
metodą fotopolimeryzacji.
Wpływ składu kopolimerów akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA ) w różnym stosunku molowym na oporność membrany plastycznej, którą wyznaczyłam metodą chronopotencjometryczną przy użyciu prądu katodowego i anodowego.
CH2 CH C
O
O C4H9
akrylonitryl (ACN)CH2 CH C N
akrylan n-butylu (BA)
Fotopolimeryzacja jest prostą i szybką metodą polimeryzacji pod wpływem promieniowania ultrafioletowego UV. Metodę tę wykorzystałam do otrzymywania membran plastycznych czułych na jony chlorkowe. Nanosiłam mieszaninę zawierającą ACN i BA (w różnych stosunkach molowych), 6% jonoforu (II) chlorkowego, 3% wymieniacza jonowego, oraz dodatki substancji sieciującej (HDDA) i inicjatora fotopolimeryzacji (DMPP) na powierzchnię elektrody z węgla szklistego. Polimeryzacja promieniowaniem UV trwała kilka minut i była prowadzona w atmosferze argonu.
HDDA - substancja siecująca diakrylan heksanodiolowy
DMPP - inicjator fotopolimeryzacji
2,2-dimetylo-2-difenyl
MTDDACl- - wymieniacz jonowy
Jonofor II - chlorkowy ETH 9009
Pracownia: Pracownia Elektroanalizy Chemicznej Kierownik pracy: Dr hab. Krzysztof MaksymiukOpiekun pracy: Dr hab. Agata Michalska–Maksymiuk
Skład membrany plastycznej:ACN i BA - matryca membrany
chlorek tridodecylometyloamoniowy
akrylonitryl, akrylan n-butylu
Elektrody zawierające w membranie jonofor (II)
Dla membran z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (stosunek molowy 0,92 ACN i 0,08 BA) uzyskałam nachylenie charakterystyki najbliższe wartości teoretycznej wynoszące -54,5±0,9 mV/dec (R2=0,999), w zakresie stężeń
10-4-10-1 mol/l. Dla membrany zawierającej najmniej akrylonitrylu (stosunek molowy ACN do BA wynoszący 0,69 do 0,31), w tym samym zakresie stężeń, nachylenie charakterystyki wynosi -49,1±2 mV/dec (R2=0,997).
Oporność membran z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (0,92 ACN i 0,08 BA) wynosi 2,9*106 Ω. Membrany z największą zawartością akrylanu n-butylu (stosunek molowy BA do ACN wynoszący 0,31 do 0,69) wykazują oporność równą 9,1*107 Ω.
Wnioski:
1.Uzyskane wyniki wskazują na możliwość wpływania na parametry analityczne i oporność membrany chlorkowej przez zmianę składu kopolimeru będącego matrycą membrany.
2.Większa zawartość akrylonitrylu w stosunku do akrylanu n-butylu pozwala uzyskać lepsze nachylenie charakterystyki.
3.Wzrost zawartości akrylonitrylu w stosunku do akrylanu n-butylu wpływa na zmniejszenie oporności membrany.
4.Membrana nie zawierająca jonoforu chlorkowego charakteryzuje się podobnymi wartościami selektywności i nieco niższą granicą wykrywalności.
5.Membrany zawierające jako matrycę akrylan n-butylu z akrylonitrylem wykazują korzystniejsze współczynniki selektywności w porównaniu z membraną zawierającą tylko akrylan n-butylu.
Parametry ACN i BA (0,92-0,08)
ACN i BA(0,81-0,19)
ACN i BA (0.69-0.31)
BA* ACN i BA(0,81-0,19) bez jonoforu
nachylenie [mV/dec]charakterystyki
-54,5±0,9 -52,5±3,0 49,1±2,0 -58,0±0,8 -56,7±2,2
granica wykrywalności (log a)
10-4,5 10-4,4
10-4,2
10-4,8 10-4,9
współczynnik selektywności log K CL, J±SD
J = SO42- -1,5±0,1 -1,7±0,2 -0,7±0,2 -0,7±0,1 -1,4±0,1
J = NO3- 0,8±0,1 0,2±0,1 1,5±0,2 2,1±0,1 0,3±0,2
J = Salicylany 2,4±0,5 1,8±0,7 3,4±0,3 3,9±0,3 1,9±0,1
*M.Lyczewska, M.Wojciechowski, E.Bulska, E.A.H.Hall, K.Maksymiuk, A.Michalska Electroanalysis 19 (2007) 393-397
Wpływ składu kopolimerów akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA) na parametry analityczne elektrod jonoselektywnych czułych na jony chlorkowe, zarówno zawierających jonofor w fazie membrany jak i bez jonoforu.
Wstęp
Wpływ zawartości akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA) w kopolimerze na nachylenie charakterystyki
Dla membrany zawierającej kopolimer akrylonitrylu i akrylanu n-butylu w stosunku molowym wynoszącym 0,81 do 0,19 zarówno z jonoforem, jak i tylko z wymieniaczem jonowym, uzyskałam najbardziej korzystne wartości współczynników selektywności.
elektrody jonoselektywnez membraną plastyczną
komora dofotopolimeryzacji
lampa UV
doprowadzanie argonu
przepływ argonu
Wyznaczane współczynników selektywności elektrod zawierających różny skład membrany plastycznej
Wyznaczanie oporności membran zawierających różny stosunek molowy akrylonitrylu (ACN) do akrylanu n-butylu (BA)
Przy prądzie polaryzacji wynoszącym 10-7A zmiana kierunku przepływu prądu z katodowego na anodowy wywołuje skokowy wzrost potencjału. Biorąc pod uwagę wielkość tego skoku można wyznaczyć oporność membrany.
0 20 40 60 80 100 120
E2 - E1 = 2Ri 0,69 ACN - 0,31 BA 0,81 ACN - 0,19 BA 0,92 ACN - 0,08 BA
4VE [V]
Czas [s]
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
0,69 ACN - 0,31 BA 0,81 ACN - 0,19 BA 0,92 ACN - 0,08 BA
50 mVE [mV]
log a CL-
Marzena Goławska
Elektrody zawierające w membranie tylko wymieniacz jonowy (bez jonoforu)
Elektrody z jonoforem w fazie membrany
Elektrody z jonoforem w fazie membrany
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
50 mV
0,69 ACN - 0,31BA 0,81 ACN - 0,19 BA 0,92 ACN - 0,08 BA
E [mV]
log a CL-
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
200
250
300
350
400
450
500
550
CL-
SO4
2-
NO3
-
SalNa
E [mV]
log a
