β-二氧化锰纳米纤维用作Pb(Ⅱ)全固态离子选择性电极转导层的性能研究

本研究通过在还原氧化石墨烯(rGO)上原位生长的β-二氧化锰纳米纤维(β-MnO_(2)NF),合成了一种兼具强疏水性和高界面电容的β-MnO_(2) NF/rGO纳米材料。开发出了一种基于β-MnO_(2) NF/rGO的敏感检测Pb(Ⅱ)的固态离子选择性电极传感器。同时,考虑到转导层如何对离子选择性系数产生作用仍然未知,研究人员利用数值模拟构建了一个耦合了转导层的转导层-膜-溶液界面模型,其考虑了膜-转导层这一界面,构建了一个两界面三相的浓度梯度模型,并据此给出了相应的电位显示,同时还根据其模拟结果计算了相对应的离子选择性系数。

土壤环境氟化物测定中的离子选择电极分析方法

本文使用离子选择电极法测定土壤样品中的氟化物。为提高测定结果的精确性,测定实验中需要使用总离子强度调节缓冲液。选取TISAB1和TISAB2两种常用缓冲液进行对比实验,结果表明TISAB1缓冲液的3次测定结果均在保证值规定范围内,可以更好地满足氟化物测定实验中提高测定精度的需要。金属离子干扰实验表明,在Al^(3+)浓度不超过10 mg/L、Fe^(3+)浓度不超过50 Mg/L、Ca^(2+)浓度不超过100 mg/L的情况下,3种金属离子不会对氟化物测定结果产生干扰。土壤水溶态氟化物的检出限为2.1μg,土壤全态氟化物的检出限为2.2μg,可以满足土壤环境氟化物测定要求。

电控离子选择渗透技术盐湖提锂传质模型

电控离子选择渗透(ESIP)是一种新型离子分离技术,可实现在复杂盐溶液中连续高选择性提取痕量目标离子。本工作研究了外加电场和电活性位点耦合作用下锂离子(Li+)在ESIP膜内的传质行为,引入电活性位点浓度参数对离子在膜相中的电化学势进行修正,提出修正的Donnan模型,结合电解质溶液电中性假设、界面电化学势守恒和法拉第定律,以Nernst–Planck方程为理论基础,建立了一维ESIP锂离子传质模型。重点研究了外加电场、接收液浓度、膜内电活性位点浓度以及膜厚4种参数对Li+在ESIP膜内传质过程的影响,为ESIP分离技术的生产放大提供依据。

碳基溴离子选择渗透膜的构筑及其对溴的分离

以碳纳米管(CNTs)作为电子传递载体、溴氧铋(BiOBr)作为溴离子(Br^(-))传输通道、季铵化壳聚糖(QCS)作为成膜剂,通过真空抽滤法制备了碳基溴离子选择渗透膜(CNTs/QCS/BiOBr),并将其应用于电控离子选择渗透膜分离(ESIP)系统中分离回收Br^(-),探讨了ESIP体系中的操作参数对Br^(-)渗透通量的影响,研究了CNTs/QCS/BiOBr膜在ESIP系统中的稳定性及其对Br^(-)的选择性分离效果.结果表明,当ESIP系统的槽电压和脉冲电压分别为3.5 V和0/-2.5 V时,CNTs/QCS/BiOBr膜对Br^(-)的渗透通量达到了3.00 g/(m^(2)·h).此外,CNTs/QCS/BiOBr复合膜在ESIP系统中不仅具有循环稳定性,还能实现Br^(-)的选择性分离.

可用于水处理的离子选择性纳米离子通道研究进展

选择性离子去除作为一种新兴的水处理方法,已被用于废水中的养分回收、水的软化、从盐水提取关键矿物质以及工业废水的利用等水处理领域。生物离子通道具有高效的单离子选择性,在过去的20 a里,纳米级和亚纳米级离子通道都被成功制备出来以模拟生物离子通道。主要介绍了天然离子通道的概念和理论框架,综述了目前纳米离子通道膜的材料与制备方法,总结了典型水污染离子的纳米离子通道选择性及优缺点和研究方向。单/多价离子之间的离子大小、电荷和亲疏水差异可测量,因此构建单/多价之间的离子选择性通道的基础是通道尺寸、表面电荷和亲疏水性的调节。而单价离子间尺寸差异并不显著,因此,特异性离子结合相互作用被引入到亚1 nm通道中以实现单离子选择性。分析了理想的纳米离子通道如何构建,提出目标离子选择性通常取决于通道的物理和化学性质,包括孔径、通道维度、表面电荷、功能位点和通道壁极性等,通过改变或优化这几种因素,可以提高膜对于目标离子的选择性分离。最后,对未来将膜技术与纳米离子通道结合以实现离子选择性去除进行了展望。

氟离子选择电极法测定含铜蚀刻废液中氟含量方法探讨

准确测定含铜蚀刻废液中氟含量是含铜蚀刻废液中铜盐回收的关键,本文就含铜蚀刻废液中氟含量离子选择电极测定方法[1~3]进行探讨与验证。通过样品前处理与试验,离子选择电极一次标准加入法测定下限为0.9mg·L^(-1),离子选择电极标准曲线法测定下限为1.2 mg·L^(-1);两种方法的相对标准偏差在1.2%~1.7%,两种方法的加标回收率在77%~102%,满足工程应用要求。

碱解-离子选择电极法测定冰晶石总氟含量

针对目前冰晶石总氟含量常规测定耗时长、操作烦琐、过程物质存在毒害性和测试成本高等不足,提出了碱解-氟离子选择电极法实现快速准确测定冰晶石中的总氟含量。样品预处理过程中,在200℃下采用过量氢氧化钠在镍坩埚中碱解1 h,可将冰晶石中的氟完全转换为氟离子。溶液电位测量过程中,在样品溶液和氟离子标准溶液中加入TISABⅣ总离子强度调节缓冲溶液来消除Al^(3+)的干扰,同时在氟离子标准溶液中加入适量Na^(+)和Al^(3+)来保证样品溶液和标准溶液的总离子势和Na^(+)浓度一致。实验结果表明,该方法与传统化学分析法一致性良好,平均相对偏差为0.40%,最大绝对偏差为0.32%,且5次平行测量相对标准偏差小于0.50%,适用于冰晶石总氟含量的快速批量测定,亦可推广用于其他氟化物中总氟含量测定。

离子色谱法和离子选择电极法对氟化氢溶液中的氟化物分析对比

氟化物指含负价氟的有机或无机化合物。与其他卤素类似,氟生成单负阴离子。无机氟化物的例子有氢氟酸(HF)、氟化钠(NaF)等。本文用离子选择电极法和离子色谱法分别分析含氢氟酸(HF)溶液中的氟化物。发现溶液含有氢氟酸(HF)时分析氟化物,分析结果与p H值形成干扰,pH值越低氟化物的结果越高,而采用氢氧化钠将溶液中和成碱性条件和用碳酸钠-碳酸氢钠淋洗液体系稀释样品时,干扰最小。而含氢氟酸(HF)溶液采用离子选择电极法分析时溶液pH值偏低,H+偏高,会氟化物的浓度偏高,而溶液p H值调至中性条件时干扰最小,结果最接近真值。

离子选择电极法测定水中氟化物的不确定度评定

目的:采用离子选择电极法测定生活饮用水中氟化物的含量,评定测定过程中的不确定度分量。方法:依据标准《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1—2012)和《化学分析中不确定度的评估指南》(CNAS-GL006:2019),分析不确定度来源,建立数学模型,对测定过程中的各不确定度分量进行分析和计算,综合评估氟化物含量的不确定度。结果:当生活饮用水中氟化物的含量为0.915 mg·L^(-1)时,其扩展不确定度为0.038 mg·L^(-1)(k=2),测定结果可表示为(0.915±0.038)mg·L^(-1)(k=2)。结论:影响检测结果不确定度的因素主要是标准系列溶液的配制,在实验中可以通过严格控制标准系列溶液的配制过程提高检测结果的准确性。

碳酸钠碱熔-氟离子选择电极法检测煤中氟含量

煤中氟元素是煤中主要有害元素,其含量直接影响焦炭质量和焦炉状态。本文采用碳酸钠于1050℃下碱熔煤样一小时,盐酸高温消解后利用稀硫酸和稀氢氧化钠调节酸度至5.0~5.5。选择煤标准物质建立标准曲线,用氟离子选择电极法检测煤样中氟含量。该方法熔样过程简单,无需沉淀分离,采用含量相当的标准物质建立检测曲线降低了基体干扰,检测结果精度良好,相对标准偏差和相对误差均小于1.0%。

氟离子选择电极法测定土壤中水溶性氟化物和总氟化物含量

采用氟离子选择电极法测定土壤中水溶性氟化物和总氟化物。结果表明,氟化物含量在5~500μg范围内具有良好的线性关系(>0.999),水溶性氟化物方法检出限为0.5 mg/kg,相对标准偏差(RSD,n=6)为3.8%~6.7%,总氟化物方法检出限为43 mg/kg,相对标准偏差(RSD,n=6)为4.0%~4.2%,满足标准方法的测定要求。有证标准物质RMU044和RMU045测定结果均在标准范围内,水溶性氟化物相对误差为-3.3%~-2.4%,相对标准偏差为4.0%~4.7%,总氟化物相对误差为0.9%~1.3%,相对标准偏差为1.0%~2.2%。实际样品加标回收率试验时,水溶性氟化物平均加标回收率为100%,总氟化物的平均加标回收率为94%,该实验方法重现性好,准确度高,操作简单。

氟离子选择电极法测定铜精矿中氟含量的不确定度评定

根据《化学试剂标准滴定溶液的制备》(GB/T 601—2002)中对国标法化学分析测量的不确定度的要求,对氟离子计测定铜精矿中氟的各个不确定度分量进行了详细评定。主要从天平称取试样时所用万分之一天平所带入的不确定度分量、100 mL的容量瓶定容以及环境温度所引入的不确定度分量、氟离子工作曲线的拟合所引入的不确定度分量以及样品的均匀性所引入的不确定度分量等等,依次排列出贡献值的大小。

用氟离子选择电极直接电位法测定牙膏中的氟含量

通过氟离子选择电极直接电位法,配合工作曲线法测定牙膏样品中的氟含量。实验表明,工作曲线的r=0.999 99,线性较好,样品中氟含量为(0.635±0.004)mg·g^(-1),符合国家标准。该法具有分析速度快;操作简便;检出限低;准确度、精密度高等优点,具有广泛的应用价值。

超声提取—离子选择电极法测定化肥样品中的氟

全国土地质量地球化学调查结果显示,我国氟过剩的土地面积约31.5万km2。氟作为一种与人体健康密切相关的元素而得到广泛关注和研究,尤其近年来农业活动中高氟化肥的使用成为土壤中氟的潜在来源,其在土壤、动植物体中的循环迁移方式尚待深入研究。为了迎接新一轮全国土壤普查和现代健康地质调查,需要研究建立准确测定化肥中的氟含量的分析方法。本次实验对比研究了HCl煮沸提取、HCl常温超声提取、NaOH熔融水提取、Na_(2)O_(2)熔融水提取4种不同的样品分解方式,结果表明:采用HCl常温超声提取分解样品,NaOH-H_(2)SO_(4)调节酸度,柠檬酸钠做离子缓冲剂是最佳的样品前处理方式;并对超声提取时间及提取温度进行了考察,确定了超声提取时间为20 min,提取温度为20℃;在最佳的样品前处理条件下,测定了方法的主要质量参数:检出限1.63×10^(-6)、精密度0.98%、回收率在91%~108%。该方法前处理简便快速、易于操作,以分段建立标准曲线的模式,测定的质量参数完全能够满足化肥的分析要求。

基于聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和多壁碳纳米管的超疏水性钠离子选择性电极

全固态离子选择性电极被广泛应用于食品工业,用来检测金属离子的浓度,但目前全固态离子选择性电极传感器存在双电层电容较小、电荷转移电阻大、容易造成电极生出水层、线性响应不够理想的问题,从而影响检测精度。本文在金电极顶部沉积聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和多壁碳纳米管的纳米复合材料作为离子电子转换层,以增强电学和电化学特性,最后滴铸上钠离子选择性膜混合物,形成钠离子选择性电极。以此开发出来的电极大大改进了电子电荷转移能力和电导率,显示出了优异的电化学性能。循环伏安法和电化学阻抗测试的结果表明,电极在10^(-6)~10^(-1)M的范围内表现出58.16 mV/decade的出色灵敏度,检测下限为10^(-6.5)M,并具有快速响应(<10 s)能力。新开发的电极具有超疏水性,静态接触角达到了141.2°,在抗干扰测试中表现出了优异的性能,具有良好的稳定性。

电控离子选择渗透膜分离过程传质模型的构建

【目的】电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity, ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术,已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而,离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论,建立ESIP离子传质模型有助于人们理解ESIP分离过程。【方法】在ESIP膜分离系统中,为研究离子在膜上双脉冲电势与极室槽电压耦合动态场中的传质行为,提出了修正的Nernst-Planck模型。根据唐南(Donnan)平衡以及电中性假设等,建立了ESIP膜分离过程的离子传递稳态模型。通过数值模拟考察了电流密度、膜厚、膜内离子活性位点浓度对膜分离系统中离子浓度和电阻分布的影响。【结果】在原料侧扩散层和膜相内,膜厚和离子活性位点浓度对离子浓度分布影响较大,降低膜厚、提高离子活性位点浓度是提高离子传质的主要方式。在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下,原料侧扩散层电阻在整体电阻中占主导作用,通过增加流体流速或减小腔室厚度以提高离子传质速率。在低电流密度、较高膜厚下,Donnan层电阻占主导作用,通过增加膜的离子活性位点来提高离子传质速率。【结论】在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下,减弱扩散层电阻(增加流体流速、减少腔室厚度)是实现ESIP性能优化的主要途径。

全固态磷酸氢根离子选择性电极的制备及性能研究

以玻碳电极为基底电极、循环伏安法电聚合聚苯胺(PANI)为固态接触层、合成的壳聚糖-蒙脱石复合材料为离子载体、聚氯乙烯(PVC)为敏感基膜,制备了一个新型全固态磷酸氢根离子选择性电极,并考察了该电极的电化学性能;利用SEM和XRD研究了蒙脱石、壳聚糖和壳聚糖-蒙脱石的表观形貌与结构。结果表明,PANI固态接触层增强了离子选择性膜和电子导体间的离子-电子导电能力,提高了电极的稳定性。该电极在1×10^(-1)~1×10^(-6)mol/L的磷酸氢二钠溶液中呈现良好的能斯特响应,响应斜率为33.09 mV/dec,响应时间在50 s以内,具有优异的重现性和抗干扰能力,电极使用寿命超过2个月。

碱熔-氟离子选择电极法测定煤中氟含量

氟离子选择电极法是常用的测定氟含量的方法,高温水解是目前标准中规定的测定煤中氟含量的前处理方法,但该前处理过程操作繁琐、费时,为了实现快速测定煤中氟含量,对前处理过程进行研究,利用碱熔融煤样,并与高温水解方法进行对比研究。通过研究碱熔法中样品量和氢氧化钠比例、灰化温度及时间、熔融温度和定量分析方法对煤中氟含量测定的影响,确定了碱熔法的实验条件,同时讨论了方法检出限、方法准确度、精密度和稳定性。结果表明,称取样品量0.5~1.0 g与6.0 g氢氧化钠混匀,灰化温度为400℃,熔融过程控制在600℃,10 min,然后用热水浸取,加柠檬酸钠溶液,以苯酚红为指示剂,调节溶液pH值,选用氟离子选择电极标准溶液加入法测定氟离子浓度。方法的检出限为8.5μg/g,具有良好的准确度、精密度和稳定性,而且操作简便、干扰少、能快速批量处理煤样,能够满足进出口煤炭的快速检测。

修饰敏感载体PVC膜离子选择性电极的构建研究

以聚氯乙烯(PVC)作为基质,18-冠-6-醚作为离子识别体,苯二甲酸二辛酯(DOP)作为增塑剂,制备出透明的氨氮离子选择性传感膜,适配离子选择性电极。实验结果表明,18-冠-6-醚可能部分会被增塑剂所结合,在冠醚添加量为12 mg的用量下制备的选择性敏感膜性能较好;并且随着苯丙乳液的加入,能够较好增强选择性膜的稳定性;由于BB-6苯丙乳液的掺杂加入,能有效提高敏感膜对钾离子的抗干扰能力。

电位法基体效应在氟离子选择性电极分析中的影响

为了在化学实验课程中拓展学生的理论知识视野并深化学生对电位法基体效应的理解,开展了针对基于氟离子选择性电极的电位法基体效应的实验探究。以梯度方式向标准溶液中掺杂乙醇或乙酸模拟不同程度的复杂基体,对基于氟离子选择性电极的电位法基体效应的影响展开了深入系统的实验验证与理论探讨,在不同基体中对测定氟离子含量的标准曲线法和标准加入法进行了研究比较。实验结果阐明了电位法基体效应的影响以及不同定量分析方法的特点,有助于学生深刻理解实验原理,启发学生科研思维,提升实验教学效果。