Разработка электрохимических сенсоров и их применение при анализе кадмия, индия и сурьмы

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день во всем мире загрязнение природной среды газообразными, жидкими и твердыми веществами и отходами производства, приводит к острой экологической проблеме, имеющей приоритетное социально-экономическое значение, а устранение причин возникновения этих проблем является одной из основных задач1. Возрастающая потребность промышленности в кадмии, сурьме и индии, как основных материалов при изготовлении полупроводников и особо чистых веществ, несмотря на их токсичность, одновременно требует разработки методов аналитического контроля этих материалов, требующих разработки чувствительных методов являются актуальной как с практической, так и теоретической точки зрения. В республике АО «УЗКИМЁСАПОАТ» уделяет большое внимание разделению и определению некоторых металлов с использованием современных технологий электрохимических методов. В частности, особое значение имеет определение индия, кадмия, сурьмы, токсичных и других канцерогенных, тяжелых металлов электрохимическими методами, где в качестве рабочего электрода применяются электрохимические сенсоры. Для стремительного развития Республики стратегии действия в рамках мероприятий по внедрению новых технологии уделяется особое внимание современным электрохимическим методам, повышающим конкурентно способность и сокращающих себестоимость производимой продукции. Па сегодняшний день проведение целевых исследований по повышению определения ультромикроколичеств токсичных металлов в объектах окружающей среды и эффективному их использованию является важным в мире, где особое внимание уделяется следующим задачам: в частности, разработке новых сенсоров, экологически чистых, заменяющих дорогостоящий, токсичный ртутный рабочий электрод; изготовленных из местного сырья; определению тяжелых, канцерогенных и токсичных металлов посредсвом модифицированных электрохимических датчиков. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях и указах Президента Республики Узбекистан ПП-1071 от 11 марта 2009 года «О программе мер по ускорению строительства и освоению производства новых видов химической продукции», У П-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлением №142 Кабинета министров Республики Узбекистан от 27 мая 2013 года «О Программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», от 21 января 2014 года «О порядке разработки и согласования проектов экологических нормативов», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка электрохимических сенсоров и их применение при анализе кадмия, индия и сурьмы. Научная новизна исследования: разработана методика инверсионного вольтамперометрического определения In(III), Sb(III) и Cd(II) с помощью электрохимического сенсора модифицированного различными органическими реагентами; установлен оптимальный состав и соотношение компонентов буферных смесей и фоновых электролитов; изучено влияние потенциала, времени накопления деполяризатора на электродах, температуры исследуемого раствора и диапазона тока на величину полезного аналитического сигнала; определено влияние посторонних сопутствующих катионов, комплексообразующих соединений и мешающих анионов. Разработана ИВ методика определения исследованных металлов в реальных природных объектах и промышленных материалах. разработана гибридная, экстракционная инверсионновольтамперометрическая методика определения исследуемых металлов. Заключение 1. Обоснован выбор импортозамещающих, доступных и недорогих органических реагентов для создания твёрдых модифицированных электродов и подобраны режимы их работ. На основе созданных электродов разработаны инверсионно-вольтамперометрические методики определения исследованных элементов на различных по природе и концентрации фоновых электролитах, буферных смесях и оптимизированы условия электролиза Cd(II), In(III) и Sb(III). 2. Показана линейная зависимость между аналитическими сигналами ионов In, Cd, Sb и потенциалами их восстановления на катоде, диапазоном тока, временем накопления деполяризатора на электроде, природой и концентрацией фоновых электролитов, а также pH буферных смесей. 3. Изучено влияние различных по природе и концентрации посторонних сопутствующих катионов, мешающих анионов и комплексующих соединений на форму вольтамперограмм и результаты определяемых металлов. Найдены коэффициенты корреляции исследуемых металлов. 4. Разработаны инверсионно-вольтамперометрические методики определения ионов In, Cd и Sb в их индивидуальных растворах, бинарных, тройных и более сложных модельных смесях, имитирующих реальные природные объекты и промышленные материалы, с нижними границами определяемых концентраций на уровне микрограммовых и следовых количеств, позволившие проводить анализ металлов, сплавов, припоев, смазок, руд, минералов, вод различной природы и других реальных объектов и промышленных материалов. 5. Разработаны гибридные экстракционные инверсионновольтамперометрические методики определения In(III), Cd(II), Sb(III) и рекомендованы новые схемы и пути анализа промышленных материалов, природных объектов различных производств, учреждений г. Ташкента и других городов Республики Узбекистан.