Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

_________________________________________________________________

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ)

Кафедра БТС

Практическая работа на тему:

«Центрифужный автоанализатор для определения содержания ионов брома в речной воде»

Проверил: Машевский Г.А.

Выполнила: Цой И.И.

ФИБС, гр.7507

Санкт-Петербург

2011 г.

Оглавление

Оглавление 2

Источником поступления бромидов в речную воду могут быть грунтовые или подземные воды, либо сточные воды предприятий химической промышленности. Бромиды щелочных и щелочноземельных металлов (NaBr, KBr, MgBr2) встречаются в морской воде (0.065% Br), рапе соляных озер (до 0.2% Br) и подземных рассолах, обычно связанных с соляными и нефтяными месторождениями (до 0.1% Br). Содержание брома в подземных водах увеличивается с ростом минерализации. 4

Концептуальная схема автоанализатора 4

Принцип действия центробежного анализатора 5

Принцип действия детектора 8

8

Рис. 2. Схема электрохимической ячейки 8

Схем ячейки с ионселективными электродами: 9

1 – селективная мембрана 9

Любая ион-селективная мембрана генерирует мембранный потенциал. Потенциал диффузии формируется неравными скоростями диффузии заряженных частиц электролита, при этом используется концепция полупроницаемой мембраны, то есть такой мембраны, которая проницаема для определенного вида ионов и ни для какого другого. 9

Механизм действия электрода такой же, как и у электрода для измерения рН - это механизм ионного обмена, который включает в себя прохождение через мембрану свободной фракции ионов в омывающий раствор. 9

Ионселективная мембрана разделяет два неорганических раствора, содержащих бром: один из них, раствор бромид калия, известного и постоянного состава называется внутренним заполняющим раствором, в который погружен хлорсеребряный электрод с серебряным покрытием (внутренний калибровочный элемент) и другой раствор - это образец, в котором необходимо измерить активность иона брома в присутствии других ионов. 9

Электроды сравнения — электрохимические системы, предназначенные для измерения электродных потенциалов. Необходимость их использования обусловлена невозможностью измерения абсолютной величины потенциала отдельного электрода. В принципе в качестве электрода сравнения может служить любой электрод в термодинамически равновесном состоянии, удовлетворяющий требованиям воспроизводимости, постоянства во времени всех характеристик и относительной простоты изготовления. 10

Электрод для определения брома прекрасно подходит для исследования различных жидкостей, то есть бром-селективная мембрана пригодна для исследования жидкостей таких, как речная вода. 12

Внутри каждой фазы, водного раствора и мембраны, существует электронейтральность, то есть одинаковое количество положительно и отрицательно заряженных частиц. В противоположность этому, при наличии органической мембраны и неорганического раствора электролитов, уравнение заряда смещается, поскольку ионы кальция на мембране и ионы кальция в водной фазе среды могут свободно обмениваться, органофильные фосфат-ионы имеют сродство к мембране, поскольку в воде они нерастворимы и неподвижны. Толщина мембраны имеет особое значение, поскольку именно от нее будет зависеть граница разделения двух сред, и транспорт ионов кальция из водной фазы в мембрану, где ионы брома теряют свою гидрофильную оболочку и создают комплексы с органическими фосфатами. Однако, общее количество транспортированных ионов брома зависит от количества их даже в самом разведенном растворе. Ионы брома образуют комплекс с фосфороорганическими соединениями мембраны и образуют концентрационный градиент между внешними и внутренними растворами, вследствие чего на мембране образуется разность потенциалов и возникает электрический ток. Движение комплексов ионов брома через мембрану происходит до тех пор, пока на мембране не останется ни одного свободного фосфороорганическрого соединения, доступного для ионов брома. В результате этого процесса в электроде происходят необратимые изменения и его нужно заменять. 12

Бром-селективный электрод можно применять для прямого определения концентрации брома, если значение рН анализируемого раствора близко к нейтральному и если раст­вор практически не содержит реагентов. Растворение брома в воде, солевых растворах и многих органических растворителях сопровождается химическими превращениями, которые необходимо учитывать при выполнении физико-химических, аналитических или препаративных работ. Растворимость брома в растворах солей зависит от их природы и концентрации. Она особенно велика в растворах бромидов и других галогенидов, взаимодействующих с бромом с образованием комплексных полигалогенидов. Высокую растворимость брома в органических растворителях, например в галогенпроизводных и углеводородах, с которыми он смешивается в любых соотношениях, используют для его экстракции из водных растворов. 14

ионоселективного электрода 15

Реагенты и расходные материалы 17

Структурная схема 18

Возможная область применения 19

Выводы 20

Список литературы 21

5. Б/а. Электроды сравнения, хлорсеребряные электроды, вспомогательные электроды. http://www.antex.by/other/electrodes/9.html. Официальный сайт «Аналитическая техника «Антех». 2004 г. 21

Цель работы: Разработать автоанализатор для определения содержания ионов брома в речной воде.

Для достижения заданной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать концептуальную схему анализатора;

• описать принцип действия детектора и основные узлы анализатора;

• описать реагенты и расходные материалы;

• разработать структурную схему;

• описать возможную область применения;

Источником поступления бромидов в речную воду могут быть грунтовые или подземные воды, либо сточные воды предприятий химической промышленности. Бромиды щелочных и щелочноземельных металлов (NaBr, KBr, MgBr2) встречаются в морской воде (0.065% Br), рапе соляных озер (до 0.2% Br) и подземных рассолах, обычно связанных с соляными и нефтяными месторождениями (до 0.1% Br). Содержание брома в подземных водах увеличивается с ростом минерализации.

Пресные воды отличаются, как правило, наинизшими количествами брома, колеблющимися от 0.001 до 0.2 мг/дм3. Сравнительно много брома в водах минеральных источников (до 10 - 50 мг/дм3). ПДК в бромид-иона составляет 0.2 мг/дм3.

Зная о постоянстве соотношения главных ионов в морской воде, мы можем по содержанию в конкретной пробе одного из основных элементов определить её общую солёность — концентрацию всех растворённых твёрдых веществ. „Приоритетными“ элементами для расчёта общей солёности морской воды выбрали сумму галогенов — хлора, брома, фтора.