Внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов хлора

 

Внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов хлора на основе натрия хлористого, натрия йодистого и йода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет . увеличения устойчивости внутреннего раствора, ингредиенты взяты щ следующих количествах, г/л: Натрий хлористый 11,23-12,17 Иод0,85-2,14 Натрий йодистый3,45-3,51 ВодаОстальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

СЯ1>4 G 01 N 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11,23-12, 17

0 85-2 14 Е

3,45-3,51

Остальное Ю

Натрий йодистый

Вода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3326989/18-25 (22) 24.07.81 (46) 15.08.86. Бюл. У 30. (71) Всесоюзный научно-исследова,тельский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольйой промышленности (72) Г.А.Прохоров, Н.А.Колобов, Л,IO.Õoìóòîâà, Б.Б.Немковский и Ю.П.Величенко (53) 543.257.8(088.8) (56) Ионоселективные электроды. Под ред. P.Äàðñòà. — М.:. Мир, 1972, с. 119.

Авторское свидетельство СССР

У 811997, кл. G 01 N 27/28, 1979.

„Л0„„1009210 (54) ВНУТРЕННИЙ РАСТВОР ЭЛЕКТРОДОВ

СРАВНЕНИЯ ДЛЯ ИОДОИЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИОНОВ ХЛОРА (57) Внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов хлора на основе натрия хлористого, натрия иодистого и йода, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет . увеличения устойчивости внутреннего раствора, ингредиенты взяты в следующих количествах, г/л:

Натрий хлористый

Иод

21О 2 электрода уравнения для иодометрического определения активности ионов

Cf на основе натрия хлористого, натрия иодистого и йода, ингредиенты взяты в следующих количествах, г/л1

Натрий хлористый 11 23-12,17

Натрий иодистый 3,45-3,51

Иод 0,35-2, 14

Вода Остальное

Концентрация иода и иодида во внутреннем растворе выбрана на основании экспериментальных исследований зависимости рабочих характеристик электродов сравнения от состава внутреннего раствора с учетом того, что соотношение иода и иодида во внутреннем растворе может изменяться в пределах, обуславливающих концентрацию по активному хлору 0,1-6 мг/л (в пересчете на величину ЭДС измерительной системы 0-50 МВ).

При введении иода и иодида во внутренний раствор на платиновом элементе возникает окислительно-восстановительный потенциал, величина которого определяется уравнением:, 2,3 Кт Pr.,)

Ео °,, В

1009 где Е о

М—

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения устойчивости внутреннего

55 раствора.

Цель достигается тем, что в известном составе внутреннего раствора

Изобретение относится к химическим соединениям, конкретно к внутренним растворам электродов сравнения, которые могут быть использованы в редоксометрических приборах S для определения концентрации остаточного активного хлора методом иодометрии на водопроводных станциях, в плавательных бассейнах, очистных сооружениях и т.д. !О

Известен внутренний раствор, используемый для заполнения натрийселективных электродов типа ЭСЛ-51-04, содержащий О, 1 r-экв/л водного раствора хлористого натрия и служащий для внутреннего заполнения электродов сравнения при определении концентрации остаточного активного хлора.

Однако при таком составе внутрен- 2О него раствора электрода сравнения

ЭДС измерительной электродной системы являетсяслишком высокой (300МВ), а температурный коэффициент составляет 0,6 МВ/град. Это не позволяет 25 с необходимой точностью скомпенсировать ЭДС для получения объективных я надежных данных о концентрации остаточного активного хлора в воде.

Наиболее близким по технической 30 сущности и достигаемому результату является внутренний раствор электрода сравнения для иодометрического определения активности ионов Cf, состоящий из натрия хлористого, 35 натрия иодистого и иода соответственно, г/л: 11,7, 1,87, 0,34.

Однако этот состав, обладая -необходимой стабильностью во времени, не.обеспечивает устойчивость внутрен- 4р него раствора к изменению температуры, что обуславливает значительный разброс электродных потенциалов, так как в процессе изготовления электродов внутренний раствор подвергается 45 неоднократному нагреванию и охлаждению. При этом наблюдается значительный разброс величин начальной ЭДС измерительной электродной системы, снижается точность измерения, затруд- Sp яяется эксплуатация электродов и приборов, в которых они используются. стандартный электродный потенциал, универсальная газовая постоянная, абсолютная температура по шкале Кельвина, число Фарадея, концентрация иода, (Е ) - концентрация иодид-ионов.

Если изменять концентрацию иода и иодида при постоянстве соотношения (I<) / (Е ), то электродный по3 тенцнал остается неизменным, а следовательно, будет соблюдаться условие обеспечения интервала концентраций по хлору О, 1-6 мг/л.

-Изменение концентрации иода и иодида во внутреннем растворе при постоянстве соотношения (ЕД / (Г) и экспериментальная оценка рабочих характеристик электродов, изготовленных на базе этого раствора, в зависимости от erî количественного состава позволили выбрать оптимальное содержание составляющих компонентов, обеспечивающее повышение устойчивости внутреннего размера, 1009210

Иод

Натрий

Натрий иодистый

Состав хлористый

1 (прототип) 40

0,34

1,87

11,7

0,35

11,3

3,51

3,48

1,02

11,7

3,45

2,14

11,9

Растворы готовились путем последовательного растворения в дистиллированной воде указанных количеств составляющих компонентов. Полученными растворами заполнялись стеклянные электроды, где в качестве активной поверхности использовалось стекло с натриевой функцией, а внутренним элементом являлась платина. После

Дальнейшее увеличение концентрации иода и иодида является нецелесообразным, поскольку не приводит к повьппению стабильности раствора и не улучшает работу изготовленных на его базе электродов. А уменьшение их концентрации снижает устойчивость внутреннего раствора и ухудшает электродные характеристики.

Предложенный количественный сос,тав внутреннего раствора обеспечивает необходимую устойчивость этого раствора при его хранении и к изменению температуры (при изготовлении 15 электроды подвергаются воздействию высоких температур). Это обуславливает стабильность электродного потенциала в течение длительного времени, дает воэможность изготовить электроды с заданной величиной потенциала, обеспечивая незначительный разброс величин потенциалов электродов с одним внутренним заполнением, вследствие чего повьппается 25 точность измерения остаточного активного хлора.

Для оценки свойств внутреннего раствора предлагаемого состава в сравнении с известным были приготов- р лены растворы, содержащие, г/л: мембрана, I>

Na, — Pt обратимая I к Na

Pt, Na

Iz измеряемый раствор. внутренний раствор

Измеряемый раствор содержал фоновый электролит, включающий натрий хлористый 11,7 г/л, калий иодистый л

0,83 г/л, калий фталевокислый кислый

1,02 г/л, а также иод — 1 мг/л в пересчете на активный хлор.

Измерение осуществлялось с помощью высокоомного преобразователя П201.

Для оценки стабильности электродс ного потенциала проводилось наблюдение за изменением во времени ЭДС измерительной системы при различном количественном составе внутреннего раствора электрода сравнения. Из каждой партии проверялось 4 электрода. Полученные данные приведены в табл. 1.

Измерение во времени ЭДС электродной системы при различном количественном составе внутреннего раствора.

Из таблицы видно, что составы 2, 3, 4 обеспечивают стабильность электродного потенциала, его изменение за 60 сут для всех испытуемых электродов не превышает 2 мв. При заполнении электродов составом 1 для электродов 1, 2, 3 электродный потенциап стабилен во времени: изменение за 60 сут — не более 3 МВ. Однако . потенциал электрода 4 значительно изменился во времени: за 60 сут †. до

57 ИВ. этого электроды герметично запаивались. Для испытаний изготовлялись несколько партий электродов по 10 штук в каждой партии, заполненных внутренним раствором различного количественного состава. Электроды одной партии заполнялись одним и тем же внутренним раствором.

Оценка характеристик изготовленных электродов (стабильность, воспроизводимость электродного потенциала, точность измерения хлора) производилась на основании измерения ЭДС электродной системы: индикаторный платиновый электрод — стеклянный электрод сравнения, заполненный испытуемым раствором:

1009210

В табл. 2 приведены результать1 изменения ЭДС электродной системы при заполнении электрода сравнения испытуемым раствором состава 1, 2, 3, 4.

Из каждой партии с одинаковым внутренним заполнением проверялось по

10 электродов. Для оценки разброса величин электродных потенциалов для каждой партии электродов рассчитывалось среднеквадратичное отклонение S

Величины ЭДС измерительной элект родной системы и значения среднеквадратичного отклонения $ внутри каждой партии электродов сравнения при различном количественном составе внутреннего раствора нескольких партий.

Из табл. 2 видно, что составы 2-4 обесйечивают значительно меньший разброс величин элек-:родных потен- д5 циалов по сравнению с составом 1 °

Для .составов 2-4 величина среднеквадратичного отклонения составляет

1 МВ, тогда как для состава 1 она равна 11 МВ.

Определение остаточного хлора проводилось методом иодометрии, в основе которого лежит реакция взаимодействия иодида с остаточным активным хлором, проходящим при избытке иодида со 100% выходом иода

2Г+СУ I +2CI

Иодид вводится в анализируемую пробу в составе фонового электро40 лига. Количество выделившегося в реакции иода эквивалентно количеству активного хлора, поэтому по измерению концентрации иода можно определить концентрацию остаточного актив45 ного хлора в анализируемой пробе.

Концентрацию иода определяют по измерению ЭДС вышеописанной электродной системы, величина которой находится в логарифмической зависимости от концентрации выделившегося иода, а следовательно, и активного хлора.

Результаты измерения хлора сравнивались с данными стандартного метода, проводимого согласно ГОСТ

18190-72. Рассчитывалось относительное расхождение между двумя методами.

Из каждой партии испытывалось по

5 электродов и определялось среднее расхождение для каждой партии электродов.

Количество хлора в анализируемой воде варьировалось, хлорирование воды осуществлялось с помощью гипохлорита натрия.

Полученные данные приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что точность определения остаточного хлора при заполнении электродов сравнения составами 2-4 примерно в 3 раза выше, чем при использовании состава 1.

Среднее относительное расхождение для партии из 5 электродов составляет для составов 2, 3, 4: 3,0; 2,9, 2,7% соответственно, в то время как для состава 1 оно равно 8,3%. Причем точность измерения для отдельных электродов партии при использовании составов,".,3,4 в основном одинакова.

При использовании состава 1 для электродов 1, 2, 3 (т.е. 60% общего количества электродов в партии) точность измерения не хуже, чем при заполнении электропов составили 2, 3, 4 в то же время для электродов

В 4, 5 (40% общего количества электродов в партии) точность измерения значительно ниже.

Таким образом, предлагаемый состав обеспечивает более высокую точность измерения по сравнению с противопоставляемым материалом, упрощает эксплуатацию электродов сравнения и прибора в целом за счет увеличения устойчивости внутреннего раствора.

1009210

Таблица 1!

Время 1 состав сут . (Прототип) 4 состав

3 состав

2 состав

N электрода партии

N электрода партии

М электрода партии

N электрода партии

1 2 3

4 1 2 3 4

1 2 3

1 2 3

1 12 7. 10 -19 -1 -2 -4 -3 14 13 12 14 18 19 19 19

5 11 6 9 -20 -1 -3 -5 -3 13 12 12 14 17 18 17 18

10 11 5 9 -28 -2 -3 -6 -4 13 12 12 13 18 17 17 18

20 10 6 8 -39 -1 -4 -6 -4 12 12 13 13 18 18 17 18

30 11 5 8 -50 -2 -3 -5 -5 13 11 11 13 17 17 16 18

60 10 4 7 -76 -3 -4 -6 -6 13 11 11 13 17 18 17 17

Т а блица 2

14

13

l0

18

-19

13

18

12

12

17

14

18 среднее

13

1009210 л а

СЧ о л б а а

a y N

+ 1 о а а м м

I + о б a a сч м

1 + + в и а а

СЧ

I м ф а а л

+ + ф И а а с

+ +

И ю а O

© ел «,ф л с а о

М а О м а а о

И an О СЧ л а о ф 4

° 11 Фф

СЭ Ю ЮЬCaa 0 и р !

А! !

3i

1, ° ъ Г ф

2мк

11 а

og,a

3" f

З

:.1"

° Ф ч! а о а

Ф а а б а а а а

С0 В ° Ф СЧ В ф

1 1 + 1 + + +

СЧ И CO

О Î сч со

К» а а ° а а

СЧ а iа М М М an

+ + + I + +

-o an а . о о а л а а а а ° а л еч м о м э Ф О

I + 1 1 I + + +

И о в в a o ь о а а а а а а а а

«Ч - м а - с1

1 t 1 1 1 I а 1 + о И С1 а а б а б е сч о м о сч

1 I + + + 1 ( о .ф а л л сч о сч в и

О И В Е an О М an В В а 4l а а а а б ° а

-а о о м о м O O сч

О Л М И an О В О М и о и с1 е т .э о о а а б а а б * .б о м о о е о м а в О в а и о а о

И а С an В М И В Ф И О а а а л а а а а а а а а

e - м о î м о о м о

И И О С О С1 0 и о м и в сч Й в а, а а а а б а а б о м о о м о с м

О О а И СЧ а an О И О ж и в и о м R в а а ° 1 а а а а а а а о о м о м о о сч и и о о N а о о

О СЧ О an 3 .ЧС an Ca М an В а б а а а а а а а а ° а ь - м о w о о м о о м