🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЙОДА, СЕЛЕНА И НИКЕЛЯ НА ОРГАНО-МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДАХ

Работа №200586

Тип работы

Диссертация

Предмет

химия

Объем работы161
Год сдачи2012
Стоимость700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
10
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 4
ОБОЗНАЧЕНИЯ 10
Глава 1. Литературный обзор 11
1.1 Современное состояние аналитического контроля Se, I и Ni 11
1.2 Определение селена, йода и никеля методами вольтамперометрии .... 15
1.3 Применение модифицированных электродов для 23
ВА-определения Se, I и Ni 23
1.4 Пробоподготовка объектов при вольтамперометрическом
определении селена, йода и никеля в различных объектах 28
1.5 Формулировка задач исследования 34
На основании проведенного обзора литературных данных по современным физико-химическим методам определения и способам пробоподготовки при ВА определении йода, селена и никеля в различных объектах необходимо поставить цель и следующие задачи: 34
Глава 2. Аппаратура и методика проведения эксперимента 36
2.1 Приборы, электроды, ячейки 36
2.4 Объекты исследования 45
2.5 Методика проведения эксперимента 46
Глава 3. выбор условий вольтамперометрического определения йода, селена и никеля и изучение их электрохимического поведения на органо- модифицированных электродах 47
3.1 Выбор фонового электролита и рабочего электрода для
вольтамперометрического определения йода и селена 47
3.2 Совместное определение селена и йода методом вольтамперометрии 54
3.3 Оценка предела обнаружения и нижней границы определяемых
содержаний йода и селена 58
3.4 Выбор рабочих условий вольтамперометрического определения никеля
на органо-модифицированных электродах 60
3.5 Изучение электрохимического поведения йода, селена и никеля с
использованием вращающегося дискового электрода и методом циклической вольтамперометрии 63
4.1 Изучение мешающего влияния неорганических примесей на
аналитический сигнал йодид-ионов, селенит-ионов и ионов никеля 78
4.2 Изучение влияния различных факторов на различные стадии
подготовки проб кормов для определения общего содержания йода 81
4.3 Выбор сорбентов для разделения форм йода и селена 85
4.4 Влияние физических воздействий при пробоподготовке кормов для
определения содержания органического йода и селена 90
4.6 Оптимизация условий подготовки пробы при определении
органической формы йода методом ВА 98
5.1 Вольтамперометрическое определение общего содержания йода в
различных водах и кормах 101
5.2 Методика определения органических и неорганических форм йода в
различных водах и кормах 103
5.3 Методика определения массовых концентраций селена и его
органических и неорганических форм в воде и кормах 107
5.5 Методика определения массовых концентраций никеля в кормах ... 115
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 117
ВЫВОДЫ 127

Актуальность. Соединения йода, селена и никеля играют важную роль в процессах обмена веществ в организме человека и животных. Они входят в число незаменимых микроэлементов, содержащихся в воде, пищевых продуктах, кормах и кормовых добавках. Как недостаточное, так и бесконтрольное поступление этих элементов в организм человека из воды и пищевых продуктов может послужить причиной возникновения тяжелых заболеваний.
Среди многочисленных методов анализа для определения I, Se и Ni широко распространены электрохимические методы и, в первую очередь, такой его высокочувствительный вариант, как вольтамперометрия (ВА). На сегодняшний день требуется разработка новых нетоксичных электродов, не уступающих по чувствительности, воспроизводимости и другим эксплуатационным характеристикам традиционным ртутьсодержащим электродам. Используемые способы пробоподготовки пищевых продуктов, кормов и кормовых добавок для определения этих элементов методом ВА длительны, требуют применения агрессивных реагентов, не исключают потерь и загрязнения проб. Поэтому использование не токсичных органо- модифицированных электродов и совершенствование методов пробоподготовки для ВА-анализа является важной и актуальной темой исследования.
Задачей исследования является разработка новых высокочувствительных методик, позволяющих определять с высокой точностью и селективностью, как вредные примеси, так и жизненно ценные вещества в интервалах определяемых содержаний 10-10 :10 8 моль/дм3 с небольшими временными и материальными затратами. Поставленные задачи решаются на основании закона РФ № 151-ФЗ "О качестве и безопасности пищевых продуктов" от 5 декабря 2005 г. и раздела "Разработка быстрых и надежных методов контроля" правительственной общероссийской программы "Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года", утвержденной постановлением Правительства от 25 октября 2010 г. № 1873-р.
Целью диссертационной работы является исследование
вольтамперометрического поведения йода, селена и никеля на органо- модифицированных электродах и разработка методик их количественного определения в водах, пищевых продуктах и кормах методом ВА.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• исследовать механизм и разработать методики модификации поверхности серебряного электрода тозилатными солями арилдиазония;
• выбрать условия и разработать вольтамперометрические способы получения аналитических сигналов йода, селена и никеля на органомодифицированных электродах;
• рассчитать некоторые физико-химические параметры электродных реакций (n,an) селена, йода и никеля на органомодифицированном электроде, имеющие аналитическое значение;
• разработать алгоритм и оптимизировать условия
пробоподготовки для определения общего содержания селена, йода и их форм с учетом природы матрицы и различных воздействий (физических и химических) на систему;
• разработать и метрологически аттестовать методики количественного химического анализа вод, кормов и кормовых добавок на содержание йода и селена, их органических и неорганических форм методом вольтамперометрии.
Научная новизна:
• впервые показана способность йода, селена и никеля
восстанавливаться на поверхности серебряных электродов, модифицированных тозилатными солями арилдиазония в присутствии растворенного кислорода;
• впервые установлены условия вольтамперометрического определения йода и селена, при их совместном присутствии, на модифицированном электроде в 0,1 М растворе N2H4-H2SO4 содержащем растворенный кислород;
• впервые рассчитаны физико-химические параметры электродных реакций (n,an) селена, йода и никеля на органо-модифицированном электроде;
• предложен возможный механизм электрохимических процессов, протекающих на поверхности органо-модифицированного электрода;
• предложен более эффективный способ разделения органических и неорганических форм йода и селена, разработан алгоритм подготовки проб вод и кормов, основанный на сорбенте «Энтерсорбент ЭСТ-1» для последующего определения йода и селена методом ВА.
Практическое значение:
• предложен новый органо-модифицированный электрод на основе тозилатных солей арилдиазония с аминогруппой для определения йода, селена и никеля с улучшенными метрологическими характеристиками с нижней границей определяемых содержаний йода 0,4-10-4 мг/дм3, селена 4 • 10-4 мг/дм3; предел обнаружения для йода 1,8-10-4 мг/дм3, для селена 8,3-104 мг/дм3;
• разработаны методики выполнения измерений (МВИ) йода, селена и никеля на электроде, модифицированном солью диазония тозилатов с аминогруппой в качестве заместителя методом вольтамперометрии в дифференциально-импульсном режиме;
• разработаны, метрологически аттестованы и внесены в Государственный реестр методик выполнения измерений, допущенных к применению в сферах распространения метрологического контроля и
надзора, методики контрольного химического анализа (КХА) вод на содержание йода и селена; кормов и кормовых добавок на содержание йода и его форм;
• разработанные методики внедрены в ряде аналитических лабораторий России, что подтверждается актами о внедрении.
Автор выносит на защиту следующие положения:
• новый способ модифицирования серебряного электрода
тозилатными солями арилдиазония;
• рабочие условия вольтамперометрического определения йода, селена и никеля на органо-модифицированном электроде (ОМЭ);
• некоторые закономерности физико-химического поведения йода, селена и никеля на ОМЭ (электрод модифицирован солью диазония тозилата с аминогруппой);
• методики измерения вод, кормов и кормовых добавок на содержание йода, селена и никеля методом вольтамперометрии.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: III Российско-Германском семинаре (Томск, 2008); Университетской научно-практической конференции иностранных студентов, магистрантов и аспирантов ТПУ (Томск, 2009); V Российско- Германском семинаре (Томск, 2010г); Научно-практической конференции «Биологически активные вещества: Фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (Новый Свет, Крым, Украина, 2011г); I-ой Международной Российско-Казахстанской конференции по химии и химической технологии (Томск, 2011 г.); II Международной Казахстанско- Российской конференции по химии и химической технологии (Караганда, Казахстан, 2012г.); VIII Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа «ЭМА - 2012» (УФА, 2012 г.); IX научной конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2012г).
Публикации. По результатам работы опубликовано 4 статьи в ведущих российских рецензируемых журналах, 14 докладов и тезисов в 7
сборниках всероссийских и международных конференций и симпозиумов, получен 1 патент на изобретение, оформлена 1 заявка на патент изобретения.
Личное участие автора состоит в проведении экспериментальной работы для решения поставленных задач, систематизации, анализе, обобщении и интерпретации полученных данных.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 160 страницах, иллюстрирована 66 рисунками и содержит 18 таблиц. Диссертация состоит из введения и пяти глав, включая литературный обзор. Список цитируемой литературы содержит 175 библиографических названия работ российских и зарубежных авторов.
Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цели и задачи исследования. Первая глава представляет собой обзор литературы по физико-химическим методам и способам пробоподготовки для ВА определения I, Se и Ni в различных объектах. На основании литературного обзора формируются задачи исследования. Во второй главе описана используемая аппаратура, типы электродов, объекты исследования, условия модифицирования электродов и методики проведения экспериментов. Третья глава посвящена выбору рабочих условий получения аналитических сигналов йода, селена и никеля. Предложен возможный механизм электродных процессов йода и селена на органно-модифицированном электроде. В четвертой главе проведены исследования по разработке способов пробоподготовки различных объектах для определения содержания I, Se, их органических и неорганических форм, и Ni методом ВА. Пятая глава посвящена методикам пробоподготовки и определения йода, селена и никеля в различных объектах методом ВА. Анализ полученных экспериментальных данных приведен в разделе обсуждения результатов. В заключении сделаны выводы. В приложении представлена матрица центрального ортогонального композиционного планирования эксперимента для выбора оптимальных условии определения общего содержания йода, свидетельства о метрологической аттестации разработанных методик и акты о внедрении результатов работы.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


1. С использованием нового класса тозилатных солей арилдиазония впервые предложены органо-модифицированные электроды для определения селена, йода и никеля, изучены различные факторы (время и способ контакта, концентрация тозилатных солей арилдиазония и др.), а также разработана методика модифицирования электрода для определения йода, селена и никеля.
2. Исследованы условия вольтамперометрического определения йода, селена и никеля на серебряном и модифицированном электродах с увеличением точности результатов анализа, сокращением времени анализа и уменьшением расхода пробы и химических реактивов.
3. Разработаны условия одновременного определения йодид- и селенит- ионов методом прямой катодной вольтамперометрии на фоновом электролите 0,1моль/дм3 N2H4.H2SO4. Это позволяет проводить измерения без использования инертного газа, сократить время проведения анализа, сократить расход пробы и реактивов.
4. Рассчитаны некоторые физико-химические параметры электродных реакций (n,an) селена, йода и никеля на ОМЭ.
5. Сделана оценка предела обнаружения и нижней границы определяемых содержаний йода и селена на ОМЭ. Значения ПО и С.
6. На основе сорбции (Энтеросорбент ЭСТ-1) найдены условия разделения неорганических и органических форм йода и селена. Предложен алгоритм определения органических и неорганических форм йода и селена в различных типах вод и кормов.
7. Показано, что применение дополнительных физических воздействий на стадии экстрагирования увеличивает выход органических форм йода и селена в водный экстрат до 95%.
8. Оценено мешающее влияние сопутствующих катионов на величину аналитических сигналов йода, селена и никеля. Установлены условия их мешающего влияния.
9. Разработан алгоритм и методика подготовки проб вод и кормов для определения йода, селена, их органических форм и никеля на ОМЭ электроде с относительной погрешностью не более 28%. Диапазоны определяемых массовых концентраций йода 0,003 - 1,5 мг/дм3, селена 0,005 - 2,0 мг/дм3 и никеля 0,005-0,8 мг/дм3.
10. Метрологически аттестованы и внесены в Государственный реестр
методик выполнения измерений, допущенных к применению в сферах распространения метрологического контроля и надзора методики КХА: МУ
08-47/304 Вода питьевая, минеральная и природная. Вольтамперометрический метод измерения массовых концентраций йода и его органических и неорганических форм, МУ 08-47/303 Корма и кормовой добавки. Вольтамперометрический метод измерения массовых концентраций йода и его органических и неорганических форм, МУ 08-47/305 Вода водопроводная, питьевая и минеральная. Вольтамперометрический метод измерения массовых концентраций йода и селена.



1. Савченков М.Ф., Селятицкая В.Г., Колесников С.И. и др. Йод и здоровье населения Сибири. - Новосибирск: Наука, 2002. - 287с.
2. "Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года" утверждены .Распоряжением Правительства РФ от 25 октября 2010 г. № 1873-р.
3. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А. и др. Селен в
организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в
канцерогенезе. -М.: Изд. РАМН, 2002. - 224с.
4. Кузубова Л.И. Токсиканты в пищевых продуктах: Аналит. обзор.- Новосибирск: ГПНТБ СО РАН АН СССР, 1990. -127 с.
5. Пешкова В.М., Савостина В.М. Аналитическая химия никеля. - М. Наука, 1966. -203с.
6. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. 7-е изд. т.3. Неорганические и элементоорганические соединения. - Л.: Химия, 1977. - 608 с.
7. Назаренко И.И., Ермаков А.Н. Аналитическая химия селена и теллура. -М.: Наука, 1971. -251с.
8. Брянская И.В., Лескова С.Ю. Методы определения содержания йода в пищевом сырье и продуктах питания. Улан-Удэ: Издательство ВСГТУ. 2006. -32с.
9. Диметилгиоксим - реагент для вольтамперометрического определения никеля (II) и кобальта (II)/ Прохоровы Г.В., Осипова Е.А., Торочемникова И.И., Шпигун Л .К. // Вестн.МГУ. -Сер.2. -1991. -Вып.32. - №2. -С.107-118.
10. Зайцев Н.К. Применение адсорбционной вольтамперометрии в следовом контроле неорганических ионов (обзор) // Заводюлаборатория. - 1999. -Т.65, №1. -С.3-15.
11. Скурихин Н.М. Методы определения микроэлементов в пищевых продуктах // Методы анализа пищевых продуктов. (Проблемы аналитической химии. (T.VIII) // Ред.Ю.А.Клячко, С.М.Беленький. -М.: Наука, 1988. С.132152.
12. ГОСТ Р 52315-2005. Напитки безалкогольные, вода минеральная и питьевая. Инверсионно-вольтамперометрический метод определения массовой доли селена. -М.:Изд-во стандартов, 2005. -23с.
13. Speciation analysis of selenium in natural water using square-wave voltammetry after preconcentration on activated carbon / Bertolino Franco A., Torriero Angel A. J., Salinas Eloy, Olsina Roberto, Martinez Luis D., Raba Julio // Anal. chim. acta. - 2006. - T. 572; № 1. - с. 32-38.
14. Захарова Э.А., Филичкина О.Г., Слепченко Г.Б. Определение селена и йода в воде и напитках методом инверсионной вольтамперометрии // Тез.докл.Всерос.конф. «Хим.анал.веществ и матер.». - Москва, 16-21 апр., 2000. - М.: Изд-во ГЕОХИ РАН, 2000. - С.28-29.
15. Брайнина Х.З., Чернышева Л.В. Определение концентрации йодид- ионов и йода в природных водах методом инверсионной вольтамерометрии твердых фаз // Журн.фналит.химии, 2003. -Т.53. -С.230-240.
..175


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ