пїњ

–ј«–јЅќ“ ј ћ≈“ќƒ» » »«ћ≈–≈Ќ»… ‘≈ЌќЋј ћ≈“ќƒќћ ¬ќЋ№“јћѕ≈–ќћ≈“–»» ¬ —“ќ„Ќџ’ » Ќќ–ћј“»¬Ќќ-ќ„»ў≈ЌЌџ’ —“ќ„Ќџ’ ¬ќƒј’

¬естник “омского государственного университета. 2013. є 370. —. 187-189
’»ћ»я
”ƒ  543.38
 .¬. јлексеенко, ¬.Ќ. Ѕаталова
–ј«–јЅќ“ ј ћ≈“ќƒ» » »«ћ≈–≈Ќ»… ‘≈ЌќЋј ћ≈“ќƒќћ ¬ќЋ№“јћѕ≈–ќћ≈“–»» ¬ —“ќ„Ќџ’ » Ќќ–ћј“»¬Ќќ-ќ„»ў≈ЌЌџ’ —“ќ„Ќџ’ ¬ќƒј’
»сследование выполнено при финансовой поддержке ћинистерства образовани€ и науки –оссийской ‘едерации, соглашение є 14.132.21.1450 Ђ–азработка методик измерений концентрации органических загр€знителей сточных вод методами вольтамперометрии в процессе их фотокаталитическогоразрушени€ї.
ѕоказана возможность получени€ аналитического сигнала фенола на стеклоуглеродном электроде и фоне 0,003 ћ раствора єќЌ. ¬ данных услови€х наблюдали пик фенола при потенциале 0,52 ¬. »сследован электродный процесс окислени€ фенола с помощью циклической вольтамперометрии. ќптимизированы услови€ эксперимента дл€ определени€ фенола. јналитический сигнал окислени€ фенола линейно зависит от концентрации в диапазоне 0,001-1,0 мг/л при времени накоплени€ 30 с, электролиза потенциал 0,1 ¬, скорость сканировани€ 30 м¬/с. ѕравильность методики была проверена методом Ђвведено - найденої.
 лючевые слова: циклическа€ вольтамперометри€; фенол; сточные воды.
ћногократное увеличение техногенной нагрузки современного общества на окружающую среду делает все более актуальной задачу мониторинга различных загр€знителей в природных, питьевых и сточных водах. ѕри решении экологических проблем одной из основных задач €вл€етс€ получение аналитической информации, адекватно описывающей состо€ние и динамику изменени€ контролируемых объектов окружающей среды.  ачественный и оперативный мониторинг неразрывно св€зан с созданием возможно более простых лабораторных методов контрол€ (позвол€ющих с высокой чувствительностью и точностью контролировать содержание экотоксикантов и обладающих простой пробоподготовкой, экспрессностью выполнени€ единичного измерени€, небольшой стоимостью аппаратуры и возможностью использовани€ метода непосредственно на месте отбора пробы).
ќсобую опасность представл€ют органические загр€знители сточных вод. ‘енол относитс€ к приоритетным загр€знител€м, содержание которых строго регламентируетс€. ѕƒ  фенола в водоЄмах составл€ет 0,001 мг/л. ‘енол широко примен€етс€ в коммерческой продукции - в дезинфицирующих средствах, красител€х, лаках, пестицидах и консервантах. ќн также €вл€етс€ основным загр€знителем индустриальных вод в фармацевтической промышленности и в производстве бумаги и целлюлозы. ¬ св€зи с этим чрезвычайно важно разработать эффективный, низкозатратный и надежный метод его определени€.
¬ насто€щее врем€ широко используютс€ методы количественного химического анализа содержани€ органических загр€знителей сточных вод (спектрофотометри€, хроматографи€ и т.д.) с применением дорогосто€щего оборудовани€, дорогих и редких химических реагентов и сложной процедурой пробоподготовки, поэтому встает задача разработки простых и эффективных методов анализа.
  таким методам относ€тс€ электрохимические методы анализа, в частности методы вольтамперометрии. ƒостоинствами современного вольтамперометрическо-го метода €вл€ютс€: относительна€ простота работы; низка€ стоимость; высока€ чувствительность; достаточна€ селективность и экспрессность определени€; возможность автоматизации процесса измерени€.
—уществующие разработанные вольтамперометри-ческие методики анализа органических загр€знителей осложнены процедурами подготовки / изготовлени€ рабочих электродов и добавлени€ в фоновый раствор дополнительных (в основном редких) реактивов.
ƒл€ этого необходимо разработать методики вольт-амперометрического анализа конкретных органических экотоксикантов с использованием распространенных, не требующих дополнительной и длительной подготовки к анализу электродов (типа стеклоуглеродный, золотографитовый или ртутно-пленочный), простых фоновых электролитов и при этом сохранить чувствительность и селективность анализа и линейность зависимости ток -концентраци€ в широком диапазоне концентраций.
ћатериалы и приборы. —тандартные спиртовые растворы фенола готовили из раствора √—ќ 1 мг/см3 (є в √осреестре 7346-96). –аствор 0,06 ћ щелочи (џаќЌ) и 0,05ћ Ќ2Ѕќ4 путем растворени€ навески в воде. ¬се реактивы использовали марки Ђч.д.а.ї. ¬се растворы готовились на дистиллированной воде. ¬се электрохимические измерени€ проводили с помощью вольтамперометрического анализатора типа “ј, совмещенного с персональным компьютером, в стандартной двухэлектородной €чейке (с возможностью работы в трехэлектродной €чейке). ¬ качестве рабочего электрода использовали стандартные стеклоуглеродные электроды с площадью поверхности 9,11 см2, золотографитовый электрод. Ёлектродом сравнени€ служил стандартный хлоридсеребр€ный электрод, заполненный насыщенным раствором  —1. ѕри приготовлении электрода, модифицированного золотом, золото наносили на торцевую поверхность электрода электролизом при заданном токе, позвол€ющем стабилизировать количество золота на электроде независимо от сопротивлени€ электрохимической €чейки.  оличество золота на электроде задавалось временем электролиза I = = 180 с. Ёлектроосаждение золота на электрод проводили из раствора ји—13 концентрацией 1 г/л.
ћетодика анализа. ¬ электрохимическую €чейку наливали отмеренный объем дистиллированной воды (10 мл), добавл€ли раствор џаќЌ (концентраци€ в €чей-
ке 0,003 ћ). Ћибо в €чейку наливали 10 мл 0,05 ћ раствора Ќ2Ѕќ4. –егистрировали вольтамперограмму фонового раствора. ¬носили аликвоту стандартного раствора фенола. –егистрировали вольтамперограмму пробы в области потенциалов от 0,1 ¬ до 0,8 ¬. ѕик фенола наблюдали при потенциале 0,5-0,6 ¬. —корость развертки потенциала 30 м¬/с. ƒалее вносили вторую добавку фенола и проводили оценку содержани€ фенола. ќбработку вольтамперометерического сигнала и расчет концентрации прибор проводит в автоматическом режиме.
–езультаты и обсуждени€. »сследована возможность получени€ аналитического сигнала фенола на золотографитовом электроде. ¬ качестве фоновых электролитов
использовали раствор 0,05 ћ Ќ2Ѕ04. ѕри внесении добавки фенола (0,25 мг/дм3) аналитический сигнал не увеличиваетс€ в два раза, а уменьшаетс€.  роме того, золотографитовый электрод довольно быстро загр€зн€лс€ продуктами электроокислени€ фенола и его приходилось очень часто отмывать и накапливать на него золото.
ƒл€ дальнейшей оценки концентрации фенола в водных растворах выбрали услови€ регистрации его аналитического сигнала на вольтамперной кривой в дифференциальном режиме: фоновый электролит
0,003 ћ џаќЌ; стеклоуглеродный индикаторный электрод: анодна€ развертка потенциала. ¬ид вольтамперо-грамм представлен на рис. 1.
–ис. 1. ¬ольтамперные зависимости фенола на —”Ё. 1 - фон: 2 - фон+0,02 мг/л —6Ќ5ќЌ; 3 - фон+0,04 мг/л —6Ќ5ќЌ; 4 - фон+0,08 мг/л —6Ќ5ќЌ
 ак видно из рис. 1, пики фенола симметричны и кратно увеличиваютс€ после внесени€ в электрохимическую €чейку добавки фенола. —теклоуглеродные электроды хорошо очищались от фенола и продуктов его электроокислени€ в щелочной среде.
÷иклическа€ вольтамперометри€ (÷¬ј) €вл€етс€ одним из доступных методов исследовани€ электродных процессов органических соединений. ÷¬ј-кривые фенола регистрировали в интервале потенциалов от -0,2 до +0,8 ¬ (аноднокатодный цикл) при скорости развертки 30 мв/с (рис. 2).
–ис. 2. ÷иклическа€ вольтамперограмма фенола в растворе 0,003 ћ є0Ќ на стеклоуглеродном электроде, —рь = 0,066 мг/л
Ќа ÷¬ј-кривой наблюдаютс€ два €рко выраженных сигнала при ≈1 = 0,08 ¬ и ≈2 = 0,56 ¬ (рис. 2). ѕик при ≈2 = 0,56 ¬ увеличиваетс€ от добавки фенола в €чейку. ¬ св€зи с этим сигнал 2 прин€ли за аналитический сигнал фенола. ќтсутствие на катодной вольтамперограм-ме сигнала в области потенциалов окислени€ фенола при анодной развертке потенциала говорит о необратимости электродного процесса формировани€ анали-
а
в
\\\ м¬/с
тического сигнала фенола. ’арактер формировани€ сигнала при ≈1 будет изучатьс€ в дальнейших исследовани€х.
ƒл€ данных условий съемки вольтамперограмм были изучены основные зависимости: тока пика аналитического сигнала от времени накоплени€ (1:н, с), потенциала электролиза (≈, ¬), скорости развертки (Ў, м¬/с) и от концентрации фенола (—–ь мг/л).
б
г
—р,,, мг/л
–ис. 3. ќсновные вольтамперные зависимости тока пика аналитического сигнала фенола: а - зависимость от потенциала электролиза; б - зависимость от времени электролиза; в - зависимость от скорости развертки потенциала; г - зависимость от концентрации фенола
ѕоказано, что оптимальным €вл€етс€ ≈^ = 0,1 ¬ (рис. 3, а), при этом потенциале происходит наибольша€ адсорбци€ фенола. — ростом времени электролиза ток окислени€ фенола равномерно увеличиваетс€ (см. рис. 2, б), однако при 1>100 с ток пика окислени€ перестает расти и выходит на предел вследствие насыщени€ адсорбции фенола на электроде. «ависимость тока пика фенола от концентрации (рис. 3, г) имеет линейный вид
—тать€ представлена научной редакцией Ђ’ими€ї 13 марта 2013 г.
в диапазоне концентрации 0,001-1,000 мг/дм3. ”равнение линейной регрессии 1п(мкј) = 0,0927—и, + 0,0016 (џ2 = 0,9946). Ќаименьшей определ€емой концентрацией €вл€етс€ 0,001 мг/л. “ок, протекающий при данной реакции, пр€мо пропорционален концентрации фенола в растворе. —ледовательно, в этом диапазоне возможно определение содержани€ определ€емого вещества по методу добавок.

пїњ