Luận án chế tạo điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn và kỹ thuật FIA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐỒ PHÚC QUAN NGHIÊN CUU CHẾ TẠO CÁC ĐIỆN CUC CHỌN LOC ION NITRAT, NITRIT VÀ AMONI TIẾP XÚC RÁN VÀ ỨNG DỤNG CHÚNG LÀM DETECTOR TRONG KỸ THUẬT PHAN TICH DONG CHAY (FIA) CHUYEN NGANH : HOA PHAN TICH MA SỐ : 1.03 LUAN AN TIEN SI HOA HOC Người hướng dan khoa hoc: PGS. Pham Hùng Việt \- L6/ 66 HÀ NỘI - 2002 MỤC LỤC Trang MO ĐẦU | Chương 1. Nito trong moi trường 4 1. Phuong phap phan tich nitrat, nitrit va amoni 7 1.

Phương pháp quang pho phân tử 7 1. Phương pháp sac ký lỏng 9 1. Cac phuong phap dién hoa 10 1. Phuong pháp khác II 1.

Phan tích điện the sử dụng điện cực chon lọc ion 12 1. Nguyên tac hoạt động của điện cực chon loc ion 12 1. Các loại điện cực mang chon loc ion 16 1. Hệ số chọn lọc điện thế K,?" 18 1.

Phuong pháp can tro cố định 19 1. Phuong pháp dung dịch riêng 19 1. Các yếu tố đặc trưng khác của điện cực 20 1. Giới han phát hiện của điện cực 20 1.

Thời gian đáp ứng của điện cực 21 1. Tuổi tho của điện cực chon lọc ion 22 1. Độ chính xác của phép do thế a 1. Điện cực chọn lọc ion tiếp xúc ran 24 1.

Phân tích dòng chảy sử dung detector [SE re 1. Nguyên tac của phương pháp FIA 27 1. Các ưu điểm cơ bản của phương pháp FIA 29 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.

Noi dung nghien cuu 3l 2. Phương pháp nghiên cứu 32 2. Chê tạo điện cực chọn lọc ton 32 2. Chuẩn bị dung môi 32 2.

Che tạo điện cực chọn lọc ion dung dịch nội 32 2. Chế tạo điện cực chọn lọc ton tiếp xúc ran 36 2. Khao sát thong so đặc trưng của điện cực 37 2. Do vôn-ampe vòng 37 2.

Do điện thế của điện cực chọn lọc ion 37 2. Do tong trở của điện cực chon lọc ion 37 2. Ap dung phân tích mau 38 2. Hoa chat, dung cu va thiét bi 38 2.

Thiết bị và dung cu thí nghiệm 39 Chuong 3. KET QUA VA THAO LUAN 40 3. Khao sat mang chon loc ion 40 3. Màng long chọn lọc ion nitrat 40 3.

Mang long chon lọc ion nitrit 43 3. Mang long chon loc ion amoni 46 3. Anh hưởng của chất điện ly và chất hữu co 49 3. Ảnh hưởng của chất điện ly 49 3.

Ảnh hưởng của chất hữu cơ of 3. Tong hop dién hoa polypyrol 52 3. Tong hop mang PPy/NO, 56 3. Tong hop mang PPy/NO, 60 3.

Tong hợp mang PPy/NH,CI 62 3. Cấu trúc be mat và đáp ứng điện thé cua mang polypyrol 67 3. Cấu trúc bẻ mat của màng polypyrol 67 3. Đáp ứng điện thế của màng polypyrol 68 3.

Các thong số đặc trưng của các SCISE 73 3. Đáp ứng điện thế của các SCISE trong đo tĩnh 73 3. Dap ứng điện the của SCISE nitrat 73 3. Dap ứng điện thế của SCISE nitrit 77 3.

Dap ứng điện thé của SCISE amoni 80) 3. Thời gian đáp ứng và tuổi tho cua SCISE 82 3. wv Dap ứng điện thể cua SCISE trong FIA 3. w Đánh giá tong trở của các điện cực SCISE 88 3.Hệ số chọn lọc của các điện cực chọn lọc ion tiếp xúc ran 94 3.

Hệ số chon lọc của SCISE nitrat 94 3. Hệ số chọn lọc của SCISE nitrit 95 3. Hệ số chọn lọc của SCISE amoni 96 3. Anh hưởng của pH và humic 101 3.

Anh hưởng của pH 101 3. Anh hưởng của humic 104 3. Ap dung thực tế 105 3. Độ chính xác và độ lap lại 105 3.

Chuẩn bị các SCISE 105 3. Chuẩn bị mâu CRM 106 3. Qui trình phân tích 107 3. Phân tích mâu nước 109 3.

Lấy mau va bao quan 109 3. Két qua phan tich va nhan xét 109 KẾT LUẬN 113 DANH MỤC CAC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BO 115 TAL LIEU THAM KHAO 116 PHU LUC 142 DANH MỤC CAC Ki HIEU VIET TAT BBPA Bis(1-butylpentyl) adipate - Bis(1-butylpentyl) adipat CRM Certified Reference Material - Vat liệu so sánh CV Cyclic Voltammetry - Von-Ampe vong DOS Bis(2-ethylhexyl) sebacate - Bis(2-etylhexyl) sebacat ETH469 Bis(1-butylpentyl) decane-1,10-diyl diglutarate - Bis(1-butylpentyl) decan-1,10-diyl diglutarat FIA Flow Injection Analysis - Phuong phap phan tich dong chay GC Glassy Carbon - Glasy cacbon ISA lonic Strength Adjustor - Chất điều chỉnh lực ion ISE lon-Selective Electrode - Điện cực chọn lọc lon ISM lon-Selective Liquid Membrane - Màng long chọn lọc ion KT4CIPB Potassium tetrakis(4-chlorophenyl)borate - Kali tetrakis(4-clophen- yl )borat MES Morpholinoethanesulfonic acid - Axit morpholinetansulfonic NPOE Nitrophenyl octyl ether - Nitrophenyl octyl ete PPy Polypyrrole — Polypyrol PU Polyurethan - Polyuretan PVC Polyvinylcloride - Polyvinylclorua SCISE Solid-Contact Ion-Selective Electrode - Điện cực chon lọc ion tiếp xúc ran SSM Separate Solution Method - Phuong phap dung dich riéng TDAB Tetradecylammonium bromide - Tetradexylamoni bromua TDDMAC Tridodecylmetylammonium cloride - Triđođdexylmetylamoni clorua TDDMAN Tridodecylmetylammonium nitrate - Tridodexylmetylamoni nitrat THF Tetrahydrofuran - Tetrahydrofuran TOAB Tetraoctvlammonium bromide - Tetraoctylamont bromua Tris Tris(hydroxvlmethyl)aminomethane - Tris(hydroxylmetyl)amino- metan DANH MỤC CÁC BANG TRONG LUẬN AN 2.1 Thanh phan của màng long chon lọc ton su dụng trong nghiên cứu chế tao điện cực chon loc ion nitrat, nitrit va amoni | Hệ số hoạt độ ion cua dung dich phân tích sau khi điệu chính lực ion bang chat điện ly tương ứng.2 Do lap lai của quá trình chế tao điện cực và dap ứng của chúng theo thời gian.3 Điều kiện phân tích tong trở của các SCISE.4 Kết qua khao sát tong trở điện hoá của các SCISE nitrat, nitrït và amon.5 Nong độ các ion trong mau cấp chứng chi 3.6 Thong số tinh toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn sau khi pha loang mau.7 Giá tri nồng độ các ion trong mau CRM sau khi pha loãng.8 Kết qua phân tích mau CRM sử dụng các SCISE. DANH MUC CAC HINH TRONG LUAN AN Chu trình nito trong môi trường LỘ Xác định nitrat, nitrit và amoni bang điện cực chon lọc ion >) Sơ đồ nguyên tác do thế điện động của điện cực chon lọc ion Sơ đỏ các loại màng long chon lọc ion sử dụng các chất dan ion khác nhau mn Sơ đồ quá trình trao đôi điện tích xảy ra trong ISE sử dụng dung dich HỘI 6 Sơ đỏ SCISE sử dụng màng điện ly bão hòa ion Vùng độ dân của một số polyme dẫn điện thông dụng 8 Sơ đồ trao đối điện tử-ion xảy ra tại các lớp tiếp xúc của SCISE sử dụng màng polyme dân điện .0 Sơ đồ hệ thong FIA đơn giản i) Cong thức cấu tạo của các ionophore sử dụng trong chế tạo màng chon lọc ton Cong thức cấu tạo cua các chat deo hoá và hop chất cao phan tử sử dụng trong chế tạo màng chọn lọc ion Anh chụp ISE. SCISE và bình dòng chảy sử dụng điện cực chọn lọc ion tiếp xúc ran r2 Sơ đồ chuẩn bị dung dịch chuẩn sử dụng trong đo điện thế bảng điện cực chọn lọc ion Đáp ứng điện thế của màng Nitrat-1&2 trong dung dich nitrat nông độ từ I0 đến 10M “`2 Hệ so chọn lọc của các màng Nitrat-&2 xác định theo phương pháp dung dịch riêng tại nồng độ 10° M của các anion khác nhau trong đệm Tris-H,SO, 10° M, pH 7.1 ws) Dap ứng điện the của các mang Nitrit-1&2 và mang không có chất dan ion trong dung dịch nitrit nồng độ từ 10° đến 10' M a3) 4 Đáp ứng điện thế cua màng Nitrit- do trong dung dich nitrit từ 10° đến 10'M sa) He so chọn lọc của mang Nitrit-3 đối với các anion khác nhau xác đính theo phương pháp dung dịch riêng tại nồng độ ion là 10° M trong đệm Tris-H,SO, 10° M, pH 7,1 vw Dap ứng điện the của mang Amoni-! với amoni trong các dung dịch dem MES, xitrat, phosphat, borat và Tris-HCl wy) Dap ứng điện thế cua mang Amoni-2 với amoni trong các dung dịch dem MES, xitrat, phostphat, borat và Tris-HCl “3 Đáp ứng điện the của mang Amoni-3 với amoni trong các dung dich đệm MES, xitrat, phostphat, borat va Tris-HCl 22 So sánh độ dốc của đặc tuyến của các ISE amoni trong các dung đệm có thành phân và pH khác nhau Hệ số chọn lọc của các ISE amoni sử dụng các chất deo hoá khác nhau được xác định theo phương pháp dung dịch riêng trong các dung dich cation có nồng độ 10? M pha trong đệm Tris-H,SO, 10° M, pH 7,1 Anh hưởng của nông độ chat ổn định lực ion đến vùng tuyến tính của điện cực amoni Hệ so chọn lọc của điện cực màng nitrat/xenluloaxetat đối với các anion khác nhau sau khi luyện 24 h trong dung dich humic 25 mg/l tư Sơ đỏ hình thành polypyrol theo phương pháp tong hợp điện hoá Đường thế-thời gian của quá trình điện phân PPy/NO, từ dung dịch Pyrol 0.5 M, mật độ dòng 2 mA/cm’, thời gian điện phân 150 s Đường CV của điện cực PPy/NO, được tổng hợp từ dung dịch pyrol 0,5 M/NO, 0,5 M, thời gian điện phân 150 s s22 Đường CV của điện cực PPy/NO, được tong hợp từ dung dịch Pyrol 0.

mat độ dong 2 mA/em”. ty, dp từ 90 s đến 180 s Cac đường CV của điện cực PPy/NO, được tong hợp trong các dung dich nitrat có nông độ từ 0.1 đến EM ws) Đường CV của điện cực PPy/Cl trong các dung dịch có thành phan khác nhau wy) Đường CV cua các mang PPy/Cl với các thời gian điện phan khác nhau trong dung dịch NHỤ,CI 10'M oe) Các đường CV với tốc độ quét khác nhau của PPy/Cl trong dung dich NH,CI 10ˆM. đệm Tris 10° M, pH 7,1 t2) to .U Các đường CV cua PPy/Cl trong các dung dich muối clorua của các cation NH,*, K*, Na‘, Lit nồng độ 10M tà) t© Các đường CV của PPy/Cl trong các dung dich cation NH,*, Ba”, Cá ', Mg’?