Автореферат (1150299)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТна правах рукописиГурская Александра ВладимировнаНОВЫЕ ПОДХОДЫ К ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ КИСЛОРОДА ВВОДНЫХ СРЕДАХ02.00.02 – Аналитическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2016Работа выполнена на кафедре аналитической химии института химии Санкт-Петербургскогогосударственного университета.Научный руководитель:доктор химических наук, профессорЕрмаков Сергей СергеевичОфициальные оппоненты:Носкова Галина Николаевна, доктор химических наук,ООО "Научно-производственное предприятие "Томьаналит",заместитель директораЯснев Иван Михайлович, кандидат химических наук,ФГУП «НИТИ им.

А.П. Александрова», старший научныйсотрудникВедущая организация:ФГБУН «Институт аналитического приборостроения Российскойакадемии наук», Санкт-ПетербургЗащита состоится «12» мая 2016 г. в 17.00 часов на заседании диссертационного советаД 212.232.37 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургскомгосударственном университете по адресу 199004, Санкт-Петербург, Средний пр. В.О., д.

41-43,БХА.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. М.А. Горького СанктПетербургского государственного университета по адресу 199034 Санкт-ПетербургУниверситетская наб. 7/9 и на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан « »2016 г.Ученый секретарьдиссертационного советаПанчук В.В.2Общая характеристика диссертацииАктуальность проблемыСодержание растворенного кислорода в воде является одним из наиболее востребованныхпараметров, характеризующих качество воды в экологических и технологических системах. Примониторинге окружающей среды концентрация кислорода в воде является во многих случаяхважным показателем, на основании которого могут быть сделаны выводы о состоянииэкологическойобстановки,возможныхтенденцияхееразвития.Применительноктехнологическим системам растворенный в воде кислород является определяющим факторомкоррозии технологического оборудования тепловой и атомной энергетики.

Ощутимого сниженияскорости коррозии удается достичь при содержании растворенного в воде кислорода на уровне20 мкг/дм3 и менее. При этом увеличение содержания кислорода в подпиточной воде с 20 до 100мкг/дм3 увеличивает скорость коррозии в 10 раз. В связи с этим возникает необходимостьпостоянного контроля содержания растворенного кислорода в водных потоках технологическихсред.Подавляющее число использующихся в настоящее время анализаторов растворенногокислорода основано на амперометрическом принципе детектирования.

В таких анализаторах вкачестве чувствительного элемента используется сенсор Кларка, в котором измерительнаяэлектродная система отделена от анализируемой среды кислород-проницаемой мембраной.Несмотря на широкое использование амперометрических анализаторов растворенного кислородаи продолжение работ по их техническому совершенствованию, не прекращается и поискальтернативных методов определения растворенного в воде кислорода. К таким методам можноотнести кулонометрический анализ, интенсивное развитие которого в последние годы связано,прежде всего, с появлением новых вариантов осуществления кулонометрического анализа, атакже с разработкойновыхприемов математическойобработкикулонометрическойинформации.

Кулонометрия относится к методам анализа, не требующим градуировки, что вслучае определения растворенного кислорода может оказаться решающим фактором примененияэтого метода, особенно в области микроконцентраций.Настоящая работа посвящена изучению возможности использования метода прямойпотенциостатической кулонометрии для определения содержания растворенного в водекислорода.Цельработы:теоретическоеиэкспериментальноеобоснованиеновыхвариантовкулонометрического и амперометрического определения кислорода в водных средах.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:- провести теоретическое рассмотрение применения кулонометрического анализа для системы сгазопроницаемой мембраной;3- на основании результатов теоретического рассмотрения, разработать электрохимическиеячейки для реализации кулонометрического определения кислорода с использованиемгазопроницаемой мембраны и без нее;- найти оптимальные алгоритмы проведения измерений для разработанных ячеек;- исследовать возможность применения метода коммутационной амперометрии для определениярастворенного в воде кислорода.Научная новизна- впервые дано теоретическое обоснование возможности проведения кулонометрическогоанализа в системах с газопроницаемой мембраной, экспериментально доказана справедливостьполученных теоретических результатов на примере определения концентрации кислорода вводных средах;- для обеспечения электролитического контакта в кулонометрической ячейке предложеноиспользовать биполярную ионообменную мембрану;- разработаны варианты электрохимических ячеек и алгоритмов измерений, позволяющихопределять концентрацию растворенного кислорода кулонометрическим методом, получено двапатента РФ на конструкции ячеек;- впервые применен метод коммутационной амперометрии для определения растворенногокислорода с помощью сенсора Кларка.Практическая значимость работы:- разработан вариант кулонометрического метода определения концентрации кислорода вячейках с газопроницаемой мембраной, не требующий концентрационной градуировки;- разработана проточная электрохимическая ячейка с пористым рабочим электродом,размещенным в анализируемой среде, для проведения работы, как в кулонометрическом, так и вамперометрическом режимах.Положения, выносимые на защиту- теоретическое обоснование возможности применения кулонометрического метода анализа дляэлектрохимическихячеек,содержащихгазопроницаемуюмембранудляопределенияконцентрации кислорода в водных средах;- принципиальная схема ячейки с газопроницаемой мембраной, для кулонометрическогоопределения растворенного кислорода;- принципиальная схема электрохимической ячейки с пористым рабочим электродом,расположенным в потоке анализируемой среды;- результаты экспериментальной проверки функционирования разработанных измерительныхячеек;4- результаты применения метода коммутационной амперометрии для определения растворенногокислорода.Апробация работыОтдельные разделы диссертации докладывались на VI Научно-техническом совещании"Проблемы и перспективы развития химического и радиохимического контроля в атомнойэнергетике "Атомэнергоаналитика - 2011" (Сосновый Бор, 2011), VI Всероссийской конференциистудентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием "Менделеев-2012" (СанктПетербург, 2012), Международной конференции «International Conference of Young Chemists»(Амман, 2012), Международном симпозиуме «37th International Symposium on EnvironmentalAnalyticalChemistry»(Антверпен,2012),VIIIВсероссийскойконференциипоэлектрохимическим методам анализа «ЭМА-2012» (Уфа, 2012), 1-ой Зимней Молодежнойшколе-конференции с международным участием «Новые методы аналитической химии» (СанктПетербург, 2013), а так же на семинарах и заседаниях кафедры аналитической химии СПбГУ(2010-2013).ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемыхнаучных журналах, рекомендованных ВАК, 6 тезисов докладов на научных конференциях и 2патента РФ.Объем и структура диссертацииДиссертация изложена на 111 страницах машинописного текста, включая 50 рисунков, 15таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка цитируемойлитературы из 119 наименований.Во введении кратко обосновывается актуальность разработки кулонометрического методаопределения растворенного кислорода и формулируется цель работы.В первой главе (обзор литературы) описаны электрохимические свойства растворенного в водекислорода; достоинства, недостатки и метрологическое обеспечение основных методов егоопределения, приведены теоретические основы современных методов кулонометрии иамперометрии.Вовторойглавеприведенотеоретическоеобоснованиевозможностиприменениякулонометрического метода для растворенного кислорода.В третьей главе излагаются методики проведения эксперимента, сведения об использованныхреактивах, приготовлении растворов.

Описаны приборы, использованные при проведенииэкспериментов.Четвертая глава посвящена описанию разработанных электрохимических ячеек, ихэкспериментальному изучению, разработке алгоритмов кулонометрического определения5растворенного кислорода и установлению их метрологических характеристик. Глава содержитрезультаты апробации метода коммутационной амперометрии для определения растворенного вводе кислорода.Основное содержание работыПотенциостатическаякулонометрия,каканалитическийметод,подразумеваетнахождение количества электричества за время проведения электролиза с помощьюинтегрирования тока по времени.

В случае определения кислорода с помощью кулонометриианалитический сигналопределяется толькоколичествомрастворенного кислорода вфиксированном объеме пробы, в отличие от величины предельного диффузионного тока,регистрируемого в амперометрическом методе, который зависит не только от концентрации, нои от таких параметров как скорость потока, температура анализируемой среды и состояниегазопроницаемой мембраны.Простейшим вариантом реализации кулонометрического определения растворенногокислорода следует считать использование амперометрического сенсора с газопроницаемоймембраной в условиях ограничения (фиксации) объема анализируемой среды.Количество электричества для такой системы (при бесконечном времени электролиза),обеспечивающее полное преобразование искомого аналита в результате соответствующейэлектродной реакции, может быть найдено интегрированием зависимости тока во времени: = 0 − ;∞∞ = ∫0 0 − ,(1)(2)где Q∞ - полное количество электричества, Кл; i0 - начальный ток, А; k - кулонометрическаяконстанта, с-1; t – время электролиза, с.lg (⁄ 0 ) = −(3)Величина кулонометрической константы, определяющая скорость электролиза, зависит откоэффициента диффузии D, см2/с; площади рабочего электрода S, см2; объема раствора V, см3 итолщины диффузионного слоя δ, см: = (4)Рассмотрим задачу минимизации времени кулонометрических измерений, применительнок ячейке, которая представляет собой амперометрический сенсор кислорода, модифицированныйдля кулонометрических измерений: электродная система сенсора с увеличенной площадьюповерхности рабочего электрода помещается в анализируемую среду, объем которой ограниченпространством ячейки известного объема (Vвнешн).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации