Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ТОКСИКАНТОВ В ВОДАХ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
|
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1. Выбор органических загрязнителей вод для исследований 13
1.2. Химические свойства, токсичность и методы определения фенола 15
1.2.1. Химические и токсикологические свойства фенола 15
1.2.2. Методы определения фенола в водных объектах 17
1.2.3. Исследование влияния различных факторов на аналитический сигнал фенола в
методе вольтамперометрии 19
1.3. Химические свойства, токсичность и методы определения анилина 25
1.3.1. Химические и токсикологические свойства анилина 25
1.3.2. Методы определения анилина 27
1.4. Химические свойства, токсичность и методы определения гидразина 31
1.4.1. Химические свойства и токсичность гидразина 31
1.4.2. Методы определения гидразина 35
1.4.3. Вольтамперометрические методы определения гидразина 37
1.5. Химические свойства, токсичность и методы определения метилпирролидона 45
1.5.1. Химические свойства и токсичность метилпирролидона 45
1.5.2. Методы определения метилпирролидона 49
1.6. Методы установления механизма электроокисления органических веществ на
твердых электродах 53
1.7. Фотокаталитические системы в процессах разрушения органических загрязнителей 57
1.7.1. Система «Раффа-фентона» 57
1.7.2. Ферриоксалатные системы 59
1.7.3. Фотокатализаторы на основе полупроводниковых оксидов 61
1.7.4. Характеристика катализаторов для разрушения органических веществ 62
2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 66
2.1. Оборудование, электроды и реактивы 66
2.1. Приготовление растворов 68
2.2. Методика эксперимента 68
3. ВЫБОР МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТИЛПИРРОЛИДОНА 71
3.1. ИК-спектроскопия как метод идентификации метилпирролидона 71
3.2. Вольтамперометрические методы определения метилпирролидона 72
3.2.1. Определение метилпирролидона методом вольтамперометрии на фоне
муравьиной кислоты 72
3.2.2. Определение метилпирролидона методом вольтамперометрии на фоне
этиленгликоля 73
3.2.3. Определение метилпирролидона по катодной волне вольфрамофосфорной
кислоты 76
4. УСЛОВИЯ И МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА
ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОДАХ 78
4.1. Условия вольтамперометрического определения фенола и установление механизма
формирования его аналитического сигнала 78
4.1.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала фенола 78
4.1.2. Изучение механизма электрохимического окисления фенола 84
4.1.3. Изучение продуктов окисления методом фотолюминесценции 87
4.2. Электрохимическое поведение анилина и установление возможных продуктов его
окисления 92
4.2.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала анилина 92
4.2.2. Изучение механизма электрохимического окисления анилина 96
4.3. Условия электрохимического поведения гидразина 102
4.3.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала гидразина 102
4.3.2. Изучение механизма электрохимического окисления гидразина 106
4.3.3. Изучение механизма электрохимическими методами 107
4.3.4. Изучение продуктов электрохимического окисления гидразина методом
фотолюминесценции 113
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 115
5.1. Исходные данные для разработки методик измерения содержания органических
веществ методом инверсионной вольтамперометрии 115
5.2. Организация и проведение эксперимента по оценке показателей точности
разработанной методики измерений 117
6. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОЧИСТКИ ВОД С ПОМОЩЬЮ СИНТЕТИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ..123
6.1. Оценка эффективности разрушения метилпирролидона 123
6.2. Оценка эффективности разрушения фенола, анилина и гидразина в водах 126
6.2.1. Применение методики вольтамперометрического определения фенола при его
фотокаталитическом разрушении 127
6.2.2. Вольтамперометрическое определение степени разрушения анилина
природными и синтетическими железосодержащими катализаторами 130
6.2.3. Применение методики определения гидразина при оценке эффективности его
разрушения 134
7. СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В МЕТОДАХ ИНВЕРСИОННОГО
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 139
ОБСУЖДЕНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ 141
ВЫВОДЫ 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 150
ПРИЛОЖЕНИЯ 169
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1. Выбор органических загрязнителей вод для исследований 13
1.2. Химические свойства, токсичность и методы определения фенола 15
1.2.1. Химические и токсикологические свойства фенола 15
1.2.2. Методы определения фенола в водных объектах 17
1.2.3. Исследование влияния различных факторов на аналитический сигнал фенола в
методе вольтамперометрии 19
1.3. Химические свойства, токсичность и методы определения анилина 25
1.3.1. Химические и токсикологические свойства анилина 25
1.3.2. Методы определения анилина 27
1.4. Химические свойства, токсичность и методы определения гидразина 31
1.4.1. Химические свойства и токсичность гидразина 31
1.4.2. Методы определения гидразина 35
1.4.3. Вольтамперометрические методы определения гидразина 37
1.5. Химические свойства, токсичность и методы определения метилпирролидона 45
1.5.1. Химические свойства и токсичность метилпирролидона 45
1.5.2. Методы определения метилпирролидона 49
1.6. Методы установления механизма электроокисления органических веществ на
твердых электродах 53
1.7. Фотокаталитические системы в процессах разрушения органических загрязнителей 57
1.7.1. Система «Раффа-фентона» 57
1.7.2. Ферриоксалатные системы 59
1.7.3. Фотокатализаторы на основе полупроводниковых оксидов 61
1.7.4. Характеристика катализаторов для разрушения органических веществ 62
2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 66
2.1. Оборудование, электроды и реактивы 66
2.1. Приготовление растворов 68
2.2. Методика эксперимента 68
3. ВЫБОР МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТИЛПИРРОЛИДОНА 71
3.1. ИК-спектроскопия как метод идентификации метилпирролидона 71
3.2. Вольтамперометрические методы определения метилпирролидона 72
3.2.1. Определение метилпирролидона методом вольтамперометрии на фоне
муравьиной кислоты 72
3.2.2. Определение метилпирролидона методом вольтамперометрии на фоне
этиленгликоля 73
3.2.3. Определение метилпирролидона по катодной волне вольфрамофосфорной
кислоты 76
4. УСЛОВИЯ И МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА
ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОДАХ 78
4.1. Условия вольтамперометрического определения фенола и установление механизма
формирования его аналитического сигнала 78
4.1.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала фенола 78
4.1.2. Изучение механизма электрохимического окисления фенола 84
4.1.3. Изучение продуктов окисления методом фотолюминесценции 87
4.2. Электрохимическое поведение анилина и установление возможных продуктов его
окисления 92
4.2.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала анилина 92
4.2.2. Изучение механизма электрохимического окисления анилина 96
4.3. Условия электрохимического поведения гидразина 102
4.3.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала гидразина 102
4.3.2. Изучение механизма электрохимического окисления гидразина 106
4.3.3. Изучение механизма электрохимическими методами 107
4.3.4. Изучение продуктов электрохимического окисления гидразина методом
фотолюминесценции 113
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 115
5.1. Исходные данные для разработки методик измерения содержания органических
веществ методом инверсионной вольтамперометрии 115
5.2. Организация и проведение эксперимента по оценке показателей точности
разработанной методики измерений 117
6. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОЧИСТКИ ВОД С ПОМОЩЬЮ СИНТЕТИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ..123
6.1. Оценка эффективности разрушения метилпирролидона 123
6.2. Оценка эффективности разрушения фенола, анилина и гидразина в водах 126
6.2.1. Применение методики вольтамперометрического определения фенола при его
фотокаталитическом разрушении 127
6.2.2. Вольтамперометрическое определение степени разрушения анилина
природными и синтетическими железосодержащими катализаторами 130
6.2.3. Применение методики определения гидразина при оценке эффективности его
разрушения 134
7. СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В МЕТОДАХ ИНВЕРСИОННОГО
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 139
ОБСУЖДЕНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ 141
ВЫВОДЫ 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 150
ПРИЛОЖЕНИЯ 169
Источники водоснабжения подвергаются интенсивному загрязнению и их качество во многих регионах нельзя признать удовлетворительным. Существенную роль в загрязнении водоемов играют органические вещества, содержание которых характеризуется концентрациями, зачастую превышающими предельно допустимые нормы, что делает все более актуальной задачу мониторинга различных загрязнителей в природных, питьевых и сточных водах.
При решении экологических проблем одной из основных задач является получение аналитической информации, адекватно описывающей состояние и динамику изменения контролируемых объектов окружающей среды. Особую опасность представляют органические загрязнители сточных вод. Фенол и анилин относятся к наиболее распространенным загрязнителям, попадающим в воды со стоками многих промышленных производств. Метилпирролидон (МП) - широко распространенный растворитель, применяется в нефтехимической промышленности и относится к трудноразлагаемым веществам. Гидразин используется как составная часть топлива в ракетных двигателях, в производстве лекарств, в сельском хозяйстве как регулятор роста растений. Являясь токсичным и высокоопасным веществом, гидразин оказывает негативное воздействие на биосферу. Данные по ПДК для каждого изучаемого вещества представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Значения предельно допустимых концентраций [1-3]
Вещество Фенол Гидразин Анилин Метилпирролидон
ПДК, мг/дм3 0,001 0,01 0,001 15,4
ПДК, мг/дм3 0,001 0,1 0,1 0,5
Класс опасности 4 2 2 3
Качественный и оперативный мониторинг предполагает создание более простых лабораторных методов, позволяющих с высокой чувствительностью и точностью контролировать содержание экотоксикантов и при этом обладающих экспрессной пробоподготовкой и небольшой стоимостью аппаратуры.
Для определения органических веществ в водах чаще всего применяют гибридные инструментальные методы, такие как экстракционно-спектрофотометрические, сорбционно-электрохимические с последующей десорбцией и экстракционно-хроматографические с различным окончанием.
Среди инструментальных методов аналитической химии вольтамперометрия является одним из наиболее перспективных методов анализа вод. Метод инверсионной вольтамперометрии занимает одно из ведущих мест среди физико-химических методов анализа благодаря высокой чувствительности, возможности одновременного определения нескольких элементов, автоматизации процесса анализа и доступности оборудования.
Достоинствами современного вольтамперометрического метода являются: относительная простота работы; низкая стоимость; высокая чувствительность; достаточная селективность и экспрессность определения; возможность автоматизации процесса измерения.
Данная работа посвящена разработке электрохимических методик контроля за содержанием фенола, анилина, метилпирролидона и гидразина в процессах очистки сточных вод от этих загрязнителей.
Среди прогрессивных подходов к разрушению органических полютантов, наиболее интересен метод фотокаталитической деградации. Особенно эффективными являются гетерогенные каталитические процессы, в которых активный материал и загрязнитель находятся в разных фазах, и поэтому легче отделимы друг от друга. При этом использование для контроля за содержанием органических загрязнителей вольтамперометрического способа в варианте ИВА с УФ-излучением для удаления растворенного кислорода и фотоминераллизации, является на наш взгляд наиболее обоснованным и перспективным.
Цель работы. Разработать экспрессные и точные методики определения органических полютантов (метилпирролидона, фенола, анилина и гидразина) в нормативно-очищенных сточных водах методом инверсионной
вольтамперометрии и применить их к оценке эффективности фотокаталитического разрушения загрязнителей.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Оценить влияние различных факторов (тип электрода, фоновый электролит, область и скорость развертки потенциала, область определяемых концентраций) на аналитический сигнал фенола, анилина, гидразина и N- метилпирролидона.
2. Исследовать физико-химические закономерности окисления - восстановления фенола, анилина, гидразина на рабочем электроде в фоновом электролите: определить продукт электродной реакции, рассчитать число электронов и стадийность процесса. Установить механизм электрохимических реакций исследуемых веществ.
3. Обосновать предложенный механизм электрохимического процесса для изучаемых органических веществ с использованием независимого метода.
4. Разработать методики измерений концентрации фенола, анилина, гидразина и метилпирролидона в водных растворах.
5. Применить методики к оценке эффективности разрушения органических загрязнителей в водных растворах на примере синтетических и природных железосодержащих катализаторов.
Научная новизна
Впервые предложен вольтамперометрический метод определения метилпирролидона (защищен патентом). Установлено, что в качестве аналитического сигнала можно использовать катодный пик на ртутном электроде.
2. Впервые использовано сочетание методов циклической вольтамперометрии и спектрофлуориметрии для доказательства механизма реакций окисления органических веществ на электродах и установления продуктов реакции.
3. Впервые метод вольтамперометрии применен к оценке эффективности разрушения анилина, фенола, гидразина в водных растворах с использованием нитридов кремния, бора и природных материалов.
4. Предложен новый способ удаления растворенного кислорода в методах ИВА- анализа с использованием системы Fe-ЭДТА и УФ-облучения, не требующий применения карбоновых кислот в качестве фоновых электролитов или барботирования растворов азотом (защищен патентом).
Положения, выносимые на защиту
1. Условия вольтамперометрического определения фенола, анилина, гидразина и К-метил-2-пирролидона в водных растворах.
2. Основные закономерности реакций анодного окисления фенола, анилина, гидразина на стеклоуглеродном электроде и реакции восстановления продукта накопления метилпирролидона на ртутно-пленочном электроде.
3. Результаты идентификации продуктов электроокисления фенола, анилина и гидразина на стеклоуглеродном электроде в растворе NaOH.
4. Метрологические характеристики методик измерений массовых концентраций фенола, анилина, гидразина и N-метилпирролидона методом инверсионной вольтамперометрии.
5. Результаты вольтамперометрического исследования степени разрушения органических загрязнителей в водах на примере синтетических и природных железосодержащих катализаторов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
Работа выполнена с привлечением комплекса физико-химических и физических методов исследования. Достоверность результатов обусловлена достаточным объемом проведенных экспериментов, использованием современных методов исследований и методов метрологической обработки, непротиворечивостью результатов исследования, их соответствием теоретическим положениям
Практическое значение
Разработана методика вольтамперометрического определения К-метил-2- пирролидона на ртутно-пленочном электроде в области концентраций 0,1-1,5 г/л на фоне этиленгликоля.
Для определения фенола, анилина и гидразина предложен фоновый электролит - 0,003М NaOH, позволяющий электрохимически очищать поверхность рабочего электрода от продуктов реакций окисления, что сокращает время анализа.
Разработаны и аттестованы 3 методики измерений массовой доли органических токсикантов в сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии: СТО ТГУ 119-2012 Методика измерений массовой концентрации фенола в пробах сточных и очищенных сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии. Свидетельство об аттестации № 88-16374-244¬01.00076-2012; СТО ТГУ 120-2012. Методика измерений массовой концентрации анилина в пробах сточных и очищенных сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии. Свидетельство об аттестации № 88-16374-245-01.00076-2012; СТО ТГУ 124-2013. Методика измерений массовой концентрации гидразина в пробах сточных и очищенных сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии. Свидетельство об аттестации № 88-16374-084-01.00076-2013.
Разработанные методики применены к оценке эффективности разрушения органических полютантов: фенола, анилина и гидразина в водных растворах с использованием природных и синтетических катализаторов. Практически полное (90-100%) разрушение исследуемых загрязнителей достигается при создании в растворе ферриоксалатной системы в сочетании с УФО и озонированием. В качестве катализаторов предложены нитриды кремния и бора, содержащие фазу железа, а также модифицированные железом хонгурин, пегасин.
При решении экологических проблем одной из основных задач является получение аналитической информации, адекватно описывающей состояние и динамику изменения контролируемых объектов окружающей среды. Особую опасность представляют органические загрязнители сточных вод. Фенол и анилин относятся к наиболее распространенным загрязнителям, попадающим в воды со стоками многих промышленных производств. Метилпирролидон (МП) - широко распространенный растворитель, применяется в нефтехимической промышленности и относится к трудноразлагаемым веществам. Гидразин используется как составная часть топлива в ракетных двигателях, в производстве лекарств, в сельском хозяйстве как регулятор роста растений. Являясь токсичным и высокоопасным веществом, гидразин оказывает негативное воздействие на биосферу. Данные по ПДК для каждого изучаемого вещества представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Значения предельно допустимых концентраций [1-3]
Вещество Фенол Гидразин Анилин Метилпирролидон
ПДК, мг/дм3 0,001 0,01 0,001 15,4
ПДК, мг/дм3 0,001 0,1 0,1 0,5
Класс опасности 4 2 2 3
Качественный и оперативный мониторинг предполагает создание более простых лабораторных методов, позволяющих с высокой чувствительностью и точностью контролировать содержание экотоксикантов и при этом обладающих экспрессной пробоподготовкой и небольшой стоимостью аппаратуры.
Для определения органических веществ в водах чаще всего применяют гибридные инструментальные методы, такие как экстракционно-спектрофотометрические, сорбционно-электрохимические с последующей десорбцией и экстракционно-хроматографические с различным окончанием.
Среди инструментальных методов аналитической химии вольтамперометрия является одним из наиболее перспективных методов анализа вод. Метод инверсионной вольтамперометрии занимает одно из ведущих мест среди физико-химических методов анализа благодаря высокой чувствительности, возможности одновременного определения нескольких элементов, автоматизации процесса анализа и доступности оборудования.
Достоинствами современного вольтамперометрического метода являются: относительная простота работы; низкая стоимость; высокая чувствительность; достаточная селективность и экспрессность определения; возможность автоматизации процесса измерения.
Данная работа посвящена разработке электрохимических методик контроля за содержанием фенола, анилина, метилпирролидона и гидразина в процессах очистки сточных вод от этих загрязнителей.
Среди прогрессивных подходов к разрушению органических полютантов, наиболее интересен метод фотокаталитической деградации. Особенно эффективными являются гетерогенные каталитические процессы, в которых активный материал и загрязнитель находятся в разных фазах, и поэтому легче отделимы друг от друга. При этом использование для контроля за содержанием органических загрязнителей вольтамперометрического способа в варианте ИВА с УФ-излучением для удаления растворенного кислорода и фотоминераллизации, является на наш взгляд наиболее обоснованным и перспективным.
Цель работы. Разработать экспрессные и точные методики определения органических полютантов (метилпирролидона, фенола, анилина и гидразина) в нормативно-очищенных сточных водах методом инверсионной
вольтамперометрии и применить их к оценке эффективности фотокаталитического разрушения загрязнителей.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Оценить влияние различных факторов (тип электрода, фоновый электролит, область и скорость развертки потенциала, область определяемых концентраций) на аналитический сигнал фенола, анилина, гидразина и N- метилпирролидона.
2. Исследовать физико-химические закономерности окисления - восстановления фенола, анилина, гидразина на рабочем электроде в фоновом электролите: определить продукт электродной реакции, рассчитать число электронов и стадийность процесса. Установить механизм электрохимических реакций исследуемых веществ.
3. Обосновать предложенный механизм электрохимического процесса для изучаемых органических веществ с использованием независимого метода.
4. Разработать методики измерений концентрации фенола, анилина, гидразина и метилпирролидона в водных растворах.
5. Применить методики к оценке эффективности разрушения органических загрязнителей в водных растворах на примере синтетических и природных железосодержащих катализаторов.
Научная новизна
Впервые предложен вольтамперометрический метод определения метилпирролидона (защищен патентом). Установлено, что в качестве аналитического сигнала можно использовать катодный пик на ртутном электроде.
2. Впервые использовано сочетание методов циклической вольтамперометрии и спектрофлуориметрии для доказательства механизма реакций окисления органических веществ на электродах и установления продуктов реакции.
3. Впервые метод вольтамперометрии применен к оценке эффективности разрушения анилина, фенола, гидразина в водных растворах с использованием нитридов кремния, бора и природных материалов.
4. Предложен новый способ удаления растворенного кислорода в методах ИВА- анализа с использованием системы Fe-ЭДТА и УФ-облучения, не требующий применения карбоновых кислот в качестве фоновых электролитов или барботирования растворов азотом (защищен патентом).
Положения, выносимые на защиту
1. Условия вольтамперометрического определения фенола, анилина, гидразина и К-метил-2-пирролидона в водных растворах.
2. Основные закономерности реакций анодного окисления фенола, анилина, гидразина на стеклоуглеродном электроде и реакции восстановления продукта накопления метилпирролидона на ртутно-пленочном электроде.
3. Результаты идентификации продуктов электроокисления фенола, анилина и гидразина на стеклоуглеродном электроде в растворе NaOH.
4. Метрологические характеристики методик измерений массовых концентраций фенола, анилина, гидразина и N-метилпирролидона методом инверсионной вольтамперометрии.
5. Результаты вольтамперометрического исследования степени разрушения органических загрязнителей в водах на примере синтетических и природных железосодержащих катализаторов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
Работа выполнена с привлечением комплекса физико-химических и физических методов исследования. Достоверность результатов обусловлена достаточным объемом проведенных экспериментов, использованием современных методов исследований и методов метрологической обработки, непротиворечивостью результатов исследования, их соответствием теоретическим положениям
Практическое значение
Разработана методика вольтамперометрического определения К-метил-2- пирролидона на ртутно-пленочном электроде в области концентраций 0,1-1,5 г/л на фоне этиленгликоля.
Для определения фенола, анилина и гидразина предложен фоновый электролит - 0,003М NaOH, позволяющий электрохимически очищать поверхность рабочего электрода от продуктов реакций окисления, что сокращает время анализа.
Разработаны и аттестованы 3 методики измерений массовой доли органических токсикантов в сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии: СТО ТГУ 119-2012 Методика измерений массовой концентрации фенола в пробах сточных и очищенных сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии. Свидетельство об аттестации № 88-16374-244¬01.00076-2012; СТО ТГУ 120-2012. Методика измерений массовой концентрации анилина в пробах сточных и очищенных сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии. Свидетельство об аттестации № 88-16374-245-01.00076-2012; СТО ТГУ 124-2013. Методика измерений массовой концентрации гидразина в пробах сточных и очищенных сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии. Свидетельство об аттестации № 88-16374-084-01.00076-2013.
Разработанные методики применены к оценке эффективности разрушения органических полютантов: фенола, анилина и гидразина в водных растворах с использованием природных и синтетических катализаторов. Практически полное (90-100%) разрушение исследуемых загрязнителей достигается при создании в растворе ферриоксалатной системы в сочетании с УФО и озонированием. В качестве катализаторов предложены нитриды кремния и бора, содержащие фазу железа, а также модифицированные железом хонгурин, пегасин.
1. Оценено влияние различных факторов и предложены условия вольтамперометрического определения органических веществ в водных растворах: для фенола, анилина, гидразина - стеклоуглеродный электрод, фон - 0,003М NaOH, анодная область развертки потенциала; для метилпирролидона - ртутно-пленочный электрод, фон - этиленгликоль с добавкой ионов тетраалкиламмония, катодная область развертки.
2. Исследованы физико-химические закономерности окисления - восстановления фенола, анилина, гидразина на СУЭ и установлен механизм электрохимических реакций: окисление фенола протекает с отдачей одного электрона с предшествующей адсорбцией на поверхности электрода, анилин окисляется с отдачей 2-х электронов и последующей химической реакцией с образованием димеров, гидразин окисляется из приэлектродного слоя с отдачей 4¬х электронов.
3. Впервые сочетанием методов циклической вольтамперометрии и спектрофлуоресценции обоснованы механизм и продукты электрохимических реакций: фенол в щелочной среде образует фенолят-ион, который окисляется на СУЭ до гидрохинона, анилин окисляется по сложной схеме с образованием смеси димерных соединений, таких как п-аминодифениламин, бензидин и дифенилгидразин. Гидразин в щелочном фоновом электролите переходит в форму катиона гидразиния, который окисляется в приэлектродном слое до азота.
4. Разработаны методики вольтамперометрического определения фенола, анилина, гидразина на СУЭ и N-метилпирролидона на ртутно-пленочном электроде в водных растворах. Установлены диапазоны определяемых концентраций: для N-метилпирролидона 0,1-1,5 г/дм3, для фенола и анилина 0,01¬1,0 мг/ дм3, для гидразина 0,1-10,0 мг/ дм3.
5. Разработанные методики применены к сравнительной оценке каталитической активности железосодержащих нитридов кремния и бора, а также природных цеолитов и торфа в реакциях фотокаталитического разрушения анилина, фенола, гидразина в водных растворах.
6. Проведена метрологическая аттестация разработанных методик анализа вод и получены свидетельства об аттестации. На методику определения метилпирролидона получен патент РФ.
7. Предложен новый способ удаления растворенного кислорода в методах вольтамперометрического анализа с использованием системы
Fe - ЭДТА и УФ-облучения, не требующий применения карбоновых и оксикислот в качестве фоновых электролитов или барботирования растворов азотом (защищен патентом РФ).
2. Исследованы физико-химические закономерности окисления - восстановления фенола, анилина, гидразина на СУЭ и установлен механизм электрохимических реакций: окисление фенола протекает с отдачей одного электрона с предшествующей адсорбцией на поверхности электрода, анилин окисляется с отдачей 2-х электронов и последующей химической реакцией с образованием димеров, гидразин окисляется из приэлектродного слоя с отдачей 4¬х электронов.
3. Впервые сочетанием методов циклической вольтамперометрии и спектрофлуоресценции обоснованы механизм и продукты электрохимических реакций: фенол в щелочной среде образует фенолят-ион, который окисляется на СУЭ до гидрохинона, анилин окисляется по сложной схеме с образованием смеси димерных соединений, таких как п-аминодифениламин, бензидин и дифенилгидразин. Гидразин в щелочном фоновом электролите переходит в форму катиона гидразиния, который окисляется в приэлектродном слое до азота.
4. Разработаны методики вольтамперометрического определения фенола, анилина, гидразина на СУЭ и N-метилпирролидона на ртутно-пленочном электроде в водных растворах. Установлены диапазоны определяемых концентраций: для N-метилпирролидона 0,1-1,5 г/дм3, для фенола и анилина 0,01¬1,0 мг/ дм3, для гидразина 0,1-10,0 мг/ дм3.
5. Разработанные методики применены к сравнительной оценке каталитической активности железосодержащих нитридов кремния и бора, а также природных цеолитов и торфа в реакциях фотокаталитического разрушения анилина, фенола, гидразина в водных растворах.
6. Проведена метрологическая аттестация разработанных методик анализа вод и получены свидетельства об аттестации. На методику определения метилпирролидона получен патент РФ.
7. Предложен новый способ удаления растворенного кислорода в методах вольтамперометрического анализа с использованием системы
Fe - ЭДТА и УФ-облучения, не требующий применения карбоновых и оксикислот в качестве фоновых электролитов или барботирования растворов азотом (защищен патентом РФ).
