Вредное железо

Удаление различных форм железа с помощью проточных фильтров – одна из самых сложных задач водоочистки. Для ее решения предложено множество различных методик, выбор которых зависит, в первую очередь, от pH и соотношения Fe(II)/Fe(III) в воде. Измерение кислотности в потоке воды легко автоматизируется, в отличие от определения Fe(II)/Fe(III). Разработайте экспрессную и автоматизируемую методику анализа соотношения Fe(II)/Fe(III) в потоке воды.

Фотометрическая методика. 2,2'-бипиридил с Fe(II) образует окрашенный комплекс, а Fe(III) нет. Сначала определяется фотометрическим методом двухзарядный ион. Потом добавляется восстановитель – аскорбиновая кислота с гидроксиламином и определяется общее железо. По разнице считается содержание Fe(III). Среда для проведения измерения 4,5. Для этого подходит ацетатный буфер [1].

Также можно использовать не 2,2'-бипиридил, а более распространенный о-фенантролин, а в качестве восстановителя – солянокислый гидроксиламин. В качестве буферного раствора - ацетат натрия [2].

Недостатком есть то что нельзя полностью автоматизировать процесс и продолжительный во времени.

Для определения соотношения Fe(II)/Fe(III) в потоке воды нами был выбран метод потенциометрии.

Потенциометрические методы анализа делятся на прямую потенциометрию или как называют йонометрию и потенциометрическое титрование. Мы предлагаем использовать первый метод.

Прямая потенциометрия базируется на определении концентрации исследуемого иона за величиной ЕРС электрохимической цепочки с индикаторным электродом, селективным до этого иона. Для этого измеряют ЕРС цепи со стандартными растворами и строят график в координатах ЕРС-lgc. Потом измеряют ЕРС цепи с исследуемым раствором и с помощью графика определяют концентрацию [3].

Нами предложена такая схема: это труба в которой размещены три электрода, один из них есть электродом сравнения и два индикаторные электроды селективные к ионам Fe(II) и Fe(III). Индикаторные электроды подключены к переключателю который включает сперва электрод селективный к ионам Fe(II) а потом к ионам Fe(III). В обоих случаях электродом сравнения выступает хлорсеребряный электрод.

Схема предложенной установки (поперечный разрез трубы):

А1 – электрод сравнения,

А2 и А3 – индикаторные электроды селективные к ионам Fe(II) и Fe(III) соотвественно.

В стандартные и исследованные растворы предварительно вводят индифферентный электролит с высокой концентрацией для образования постоянной ионной силы [4].

Поэтому перед датчиком расположены два (возможно три) впрыскивателя на расстоянии которое определяется экспериментальным путём.

Схема размещения вприскивателей относительно предложенной установки.

Вся информация которая будет получена переводится на вычислительное оборудование.

Предварительно построенные графики зависимости ЕРС от lgc вводяться в вычислительное оборудование. Графиков зависимости долино быть несколько в зависимости от диапазона значений концентраций и ЕРС [5].

И при определении ЕРС на обоих цепях мы узнаем концентрацию ионов Fe(II) и Fe(III). А для того что бы определить их соотношение достаточно ввести в компьютер ещё одну команду Fe(II)/Fe(III).

Прямая потенциометрия обладает важными достоинствами. В процессе измерений состав анализируемого раствора не меняется. При этом, как правило, не требуется предварительного отделения определяемого вещества. Метод можно легко автоматизировать, что позволяет использовать его для непрерывного контроля технологических процессов.

Главное преимущество потенциометрического метода по сравнению с другими методами анализа - быстрота и простота проведения измерений. Время установления равновесного потенциала индикаторных электродов мало, что удобно для изучения кинетики реакций и автоматического контроля технологических процессов. Используя микроэлектроды, можно проводить определения в пробах объемом до десятых долей, см³. Потенциометрический метод дает возможность проводить определения в мутных и окрашенных растворах, вязких пастах, при этом исключая операции фильтрации и перегонки. Потенциометрические измерения относят к группе неразрушающих способов контроля, и анализируемый раствор может быть использован для дальнейших исследований.

Недостатки в том что и электрод сравнения и селективные электроды есть стеклянными и возможно их повреждение. Погрешность определения при прямом потенциометрическом измерении составляет 2-5 %.

Выводы:

1. Был проведен обзор литературы и найдена методика определения ионов железа Fe(II) и Fe(III) в растворе.

2. Разработана схема установки для потенциометрического определения ионов Fe(II) и Fe(III) в растворе.

3. Рассмотрены преимущества и недостатки данного метода. На основе этого можно сказать, что данный метод достаточно перспективный и при доработке некоторых деталей может применяться в разных сферах промышленности.

Использованная литература

1. Моряков Б.М. Методы определение двух- и трехвалентного железа в подземных водах // Аналитика и контроль. – Х: Искра, 2003 − 466с.

2. Кожумях Н. В. Аналитика – Жытомир: Радуга, 1998 – 360с.

3. Екельчик И.В., Марьянов Б.М. Определение компонентов обратимой окислительно-восстановительной пары методом непрямой потенциометрии // Успехи в химии и химической технологии. Вып.14: Тез. докл. 14-й Межд. конф. молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ-2000, декабрь 2000. –М.: Изд-во РХТУ, 2000. – С. 69.

4. Повстяный Н. В. Аналитическая химия / Н. В. Повстяный, Н. В.Шевряков, Б. В. Яковенко. – Херсон: Изд-во ХНТУ, 2009. – 290с

5. Екельчик И.В., Марьянов Б.М. Применение линейной регрессии при непрямом потенциометрическом определении форм окисления элементов в объектах окружающей среды // Тр. рег. науч.-практ. конф. «Полифункциональные химические материалы и технологии», 9-10 ноября 2000. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. - С.296.

Поиск по сайту: