Диссертация (1150300), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Для контроляконцентраций растворенного кислорода в ходе эксперимента в стакан так же былпомещен датчик промышленно выпускаемого кислородомера МАРК-302Т (ООО«ВЗОР»). Стакан был помещен на магнитную мешалку, закрыт пленкой, непропускающей кислород, воздух над раствором продувался аргоном.Параметры измерений для коммутационной амперометрии: диапазон тока –1 мА, потенциал – минус 700 мВ, коэффициент усиления – 1000.После установления показаний содержания растворенного кислорода накислородомере МАРК-302Т и выхода регистрируемой хроноамперограммы напостоянное значение для воды насыщенной кислородом производились добавкисульфита натрия в анализируемую среду (~10 мг). На рисунке 47 представленаполученная зависимость тока от времени.94Рисунок 47 - Хроноамперограмма для датчика АКПМ-02, работающего вкоммутационном режиме при добавлении навесок сульфита натрия ванализируемый раствор.Из полученных данных была построена градуировочная зависимость длядатчика АКПМ-02 (рисунок 48).Рисунок 48 - Градуировочная зависимость для датчика АКПМ-02 вкоммутационном режиме.Для сравнения аналогичный эксперимент был проведен в классическомпотенциостатическом режиме.
Результаты представлены на рисунках 49 и 50.95Рисунок 49 - Хроноамперограмма для датчика АКПМ-02, работающего вклассическом потенциостатическом режиме при добавлении навесок сульфитанатрия в анализируемый раствор.Рисунок 50 - Градуировочная зависимость для датчика АКПМ-02 вклассическом потенциостатическом режиме.Значения токов шума для проведенных экспериментов составили 1-2 мкА длякоммутационного режима, и 5-8 нА для классического потенциостатическогорежима. Из полученных данных была определена чувствительность для сенсораКларка при работе в классическом потенциостатическом режиме и в режимекоммутационной амперометрии, как тангенс угла наклона градуировочной96зависимости.Из-засложностизаданияиподдержаниянизкихконцентрацийрастворенного в воде кислорода провести эксперимент в области низкихконцентраций не представлялось возможным.
Тем не менее, из приведенныхзависимостей видно, что применение коммутационного режима измерений приопределениисодержаниярастворенногокислородадаетвыигрышпочувствительности на три порядка.97ЗаключениеВ результате комплекса проведенных исследований были теоретически иэкспериментальнообоснованыновыеподходыкэлектрохимическомуопределению растворенного кислорода в водных средах.Экспериментально изучена возможность использования классическогосенсора Кларка при его работе в режиме коммутационной амперометрии.Установлено, что в этом случае наблюдается принципиальное увеличениечувствительности сенсора (практически на три порядка) по сравнению страдиционным амперометрическим режимом.
Это открывает новые возможностидля совершенствования измерительных схем анализаторов с использованиемсенсора Кларка, широко используемых в настоящее время в аналитическойпрактике.Наоснованиитеоретическогоопределения растворенногорассмотрениякулонометрическогокислорода с использованием ячейкиКларкаопределены основные параметры, обуславливающие корректность примененияметода.Экспериментально установлена возможность использования метода прямойкулонометрии для определения концентрации растворенного кислорода сиспользованием ячейки Кларка. Для устранения мешающего влияния токазаряжения предложен алгоритм работы ячейки, заключающийся в подаченапряжения на ячейку в потоке раствора и с последующей регистрациейкулонометрической кривой после остановки потока.
Для количественногоопределения предложен метод прямой кулонометрии с расчетом полногоколичества электричества по величине кулонометрической константы, рассчитанывеличины кулонометрических констант для разработанных ячеек. Результаты,полученные в работе, показывают хорошее соответствие между величинамирассчитанными кулонометрическим способом и измерениями с помощьюамперометрического сенсора.Вработеэкспериментальнодоказанавозможностьиспользованиякулонометрического метода определения растворенного кислорода в ячейке,98пористый рабочий электрод которой находится в непосредственном контакте санализируемой средой.
Показано, что воспроизводимые результаты могут бытьполучены в случае, если для электролитического контакта в кулонометрическойячейке используется биполярная ионообменная мембрана, обеспечивающаяустранение электромиграции фонового электролита.В результате изучения процессов электрохимического восстановлениярастворенного кислорода был разработан алгоритм кулонометрических измерений,обеспечивающий полное устранение влияния тока заряжения на аналитическийсигнал.Особый интерес предложенные подходы могут представлять при созданиианализаторов растворенного кислорода в области его микроконцентраций.
Насегодняшний день основной проблемой таких измерений является отсутствиеметрологически обоснованной процедуры их градуировки. В этом планепредлагаемый в настоящей работе метод кулонометрического определения, нетребующийконцентрационнойфакторомдальнейшегоградуировки,развитияиможетоказатьсяприкладногорешающимиспользованиякулонометрического метода определения растворенного кислорода.99Выводы- теоретически доказана возможность использования кулонометрического методаопределения концентрации растворенного в воде кислорода;- разработаны и экспериментально апробированы конструкции электрохимическихячеексотделениемэлектроднойсистемыотанализируемойсредыгазопроницаемой мембраной и с расположением рабочего электрода в потокеанализируемой среды;-предложеналгоритмкулонометрическихизмерений,обеспечивающийустранение влияния токов заряжения на аналитический сигнал;- для обеспечения электролитического контакта в кулонометрической ячейкепредложеноиспользоватьбиполярнуюионообменнуюмембрану,обеспечивающую устранение электромиграции фонового электролита;- предложен метод прямой кулонометрии с расчетом полного количестваэлектричества по величине кулонометрической константы, рассчитаны величиныкулонометрических констант для разработанных ячеек;- показано, что применение метода коммутационной амперометрии позволяетповысить чувствительность определения концентрации растворенного в водекислорода на три порядка.100Список литературы1.Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В.
Водоподготовка иводный режим энергоблоков низкого и среднего давления. Москва:Энергоатомиздат, 1990. 54 с.2.Сухотин А.М. Коррозионная стойкость оборудования химическихпроизводств. Ленинград: Химия, 1988. 360 с.3.Ермаков С.С. Инверсионная кулонометрия. Теоретические основы ианалитические возможности метода. LAP LAMBERT Academic Publishing,2011. 5-11 с.4. Battino R., Rettich T.R., and Tominaga T., "The Solubility of Oxygen and Ozonein Liquids," Journal of Physical and Chemical Reference Data, Vol.
12, No. 2,1983. pp. 163-178.5.Battino R, editor. IUPAC Solubility Data Series. Oxygen and Ozone IUPAC SDS,Vol7. 1981.6.Стромберг А. Г., Семченко Д.П. Физическая химия. Москва: Высшая школа,1988. 496 с.7.Разумовский С.Д.. Кислород – элементарные формы и свойства. Москва:Химия, 1979. 304 с.8.Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическомуанализу вод суши. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1973. 36-44 с.9.Муравьев А.Г.. Руководство по определению показателей качества водыполевыми методами. 3-е-е изд. Санкт - Петербург: Крисмас+, 2004.
248 с.10. Лурье Ю.Ю., Рыбникова. Химический анализ производственных сточныхвод. 4-е-е изд. Москва: Химия, 1974. 45–54 с.11. Фомин Г.С. Вода. Протектор, 2000. 848 с.12. Semenza G.L., "Life with oxygen," Science, Vol. 318, No. 5847, 207. pp. 62–64.10113. Wilson , "Quantifying the role of oxygen pressure in tissue function," AmericanJournal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology, Vol.
294, No. 1, 2008.pp. H11–H13.14. Dmitriev , Papkovsky , "Optical probes and techniques for O2 measurement inlive cells and tissue," Cellular and Molecular Life Sciences, Vol. 69, 2012. pp.2025–2039.15. Clark , Wolf R., Granger D., and Taylor Z., "Continuous recording of bloodoxygen tension by polarography," Journal of Applied Physiology, Vol. 6, No. 3,1953. pp. 189–193.16. Wittenberg J.B., "Myoglobin-facilitated oxygen diffusion: role of myoglobin inpxygen entry into muscle," Physiological Reviews, Vol. 50, No. 4, 1970.
pp. 559–636.17. Sullivan S.M., Pittman , "In vitro O2 uptake and histochemical fi ber type ofresting hamster muscles," Journal of Applied Physiology, Vol. 57, No. 1, 1984.pp. 246–253.18. Williams B.B., "Clinical electron paramagnetic resonance oximetry using Indiaink Oxygen transport to tissue," Advances in Experimental Medicine and Biology,Vol. 662, 2010. pp. 149–156.19. Braun , "Comparison of tumor and normal tissue oxygen tension measurementusing OxyLite or microelectrodes in rodents," American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology, Vol. 280, No.
6, 2001. pp. H2533–H2544.20. Cringle , Yu P.K., Su , and Yu , "Oxygen distribution and consumption in thedeveloping rat retina," Investigative Ophthalmology & Visual Science, Vol. 47,No. 9, 2006. pp. 4072–4076.21. Dewhirst M.W., "Determination of local oxygen consumption rates in tumors,"Cancer Research, Vol. 54, No. 13, 1994. pp. 3333–3336.22. Wu C.C., "A Clark-type oxygen chip for in situ estimation of respiratory activityof adhering cells," Talanta, Vol.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
