Разработка вольтамперометрических методик определения органических токсикантов в водах и применение их для контроля фотокаталитического разрушения загрязнителей

Алексеенко, Кира Викторовна
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ………………………………………………….5

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………….6

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР …………………………………………………………………………………………………13

1.1. Выбор органических загрязнителей вод для исследований …………………………………. 13

1.2. Химические свойства, токсичность и методы определения фенола …………………….. 15

1.2.1. Химические и токсикологические свойства фенола ……………………………………… 15
1.2.2. Методы определения фенола в водных объектах ………………………………………….. 17
1.2.3. Исследование влияния различных факторов на аналитический сигнал фенола в
методе вольтамперометрии …………………………………………………………………………………………… 19
1.3. Химические свойства, токсичность и методы определения анилина……………………. 25

1.3.1. Химические и токсикологические свойства анилина ……………………………………. 25
1.3.2. Методы определения анилина ……………………………………………………………………… 27
1.4. Химические свойства, токсичность и методы определения гидразина ………………… 31

1.4.1. Химические свойства и токсичность гидразина ……………………………………………. 31
1.4.2. Методы определения гидразина …………………………………………………………………… 35
1.4.3. Вольтамперометрические методы определения гидразина ……………………………. 37
1.5. Химические свойства, токсичность и методы определения метилпирролидона …… 45

1.5.1. Химические свойства и токсичность метилпирролидона………………………………. 45
1.5.2. Методы определения метилпирролидона …………………………………………………….. 49
1.6. Методы установления механизма электроокисления органических веществ на
твердых электродах ………………………………………………………………………………………………………….. 53

1.7. Фотокаталитические системы в процессах разрушения органических загрязнителей
………………………………………………………………………………………………………………………………………… 57

1.7.1. Система «Раффа-фентона»…………………………………………………………………………… 57
1.7.2. Ферриоксалатные системы ………………………………………………………………………….. 59
1.7.3. Фотокатализаторы на основе полупроводниковых оксидов ………………………….. 61
1.7.4. Характеристика катализаторов для разрушения органических веществ ………… 62
2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА ……………………………………………………………66

2.1. Оборудование, электроды и реактивы ………………………………………………………………… 66

2.1. Приготовление растворов ………………………………………………………………………………….. 68

2.2. Методика эксперимента …………………………………………………………………………………….. 68

3. ВЫБОР МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТИЛПИРРОЛИДОНА …………………………………………..71
3.1. ИК-спектроскопия как метод идентификации метилпирролидона ………………………. 71

3.2. Вольтамперометрические методы определения метилпирролидона ……………………. 72

3.2.1. Определение метилпирролидона методом вольтамперометрии на фоне
муравьиной кислоты …………………………………………………………………………………………………….. 72
3.2.2. Определение метилпирролидона методом вольтамперометрии на фоне
этиленгликоля ………………………………………………………………………………………………………………. 73
3.2.3. Определение метилпирролидона по катодной волне вольфрамофосфорной
кислоты………………………………………………………………………………………………………………………… 76
4. УСЛОВИЯ И МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА
ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОДАХ ……………………………………………………………………………………………………78

4.1. Условия вольтамперометрического определения фенола и установление механизма
формирования его аналитического сигнала ………………………………………………………………………. 78

4.1.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала фенола ……………………. 78
4.1.2. Изучение механизма электрохимического окисления фенола ……………………….. 84
4.1.3. Изучение продуктов окисления методом фотолюминесценции …………………….. 87
4.2. Электрохимическое поведение анилина и установление возможных продуктов его
окисления ………………………………………………………………………………………………………………………… 92

4.2.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала анилина ………………….. 92
4.2.2. Изучение механизма электрохимического окисления анилина ……………………… 96
4.3. Условия электрохимического поведения гидразина ………………………………………….. 102

4.3.1. Выбор условий формирования аналитического сигнала гидразина ……………… 102
4.3.2. Изучение механизма электрохимического окисления гидразина …………………. 106
4.3.3. Изучение механизма электрохимическими методами …………………………………. 107
4.3.4. Изучение продуктов электрохимического окисления гидразина методом
фотолюминесценции …………………………………………………………………………………………………… 113
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ………………115

5.1. Исходные данные для разработки методик измерения содержания органических
веществ методом инверсионной вольтамперометрии ………………………………………………………. 115

5.2. Организация и проведение эксперимента по оценке показателей точности
разработанной методики измерений ……………………………………………………………………………….. 117

6. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОЧИСТКИ ВОД С ПОМОЩЬЮ СИНТЕТИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ..123

6.1. Оценка эффективности разрушения метилпирролидона……………………………………. 123
6.2. Оценка эффективности разрушения фенола, анилина и гидразина в водах ………… 126

6.2.1. Применение методики вольтамперометрического определения фенола при его
фотокаталитическом разрушении………………………………………………………………………………… 127
6.2.2. Вольтамперометрическое определение степени разрушения анилина
природными и синтетическими железосодержащими катализаторами …………………………. 130
6.2.3. Применение методики определения гидразина при оценке эффективности его
разрушения…………………………………………………………………………………………………………………. 134
7. СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В МЕТОДАХ ИНВЕРСИОННОГО
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА …………………………………………………………………..139

ОБСУЖДЕНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ ………………………………………………………………………………………141

ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………………………………………………………………148

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………………………………….150

ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………………………………………………………………………………..169
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВАК – вольтамеперная кривая
ЗГЭ – золото-графитовый электрод
СУЭ – стеклоуглеродный электрод
РПЭ – ртутно-пленочный электрод
ХСЭ – хлорид-серебряный электрод
ВФК – вольфрамофосфорная кислота
МП – метилпирролидон

Источники водоснабжения подвергаются интенсивному загрязнению и их
качество во многих регионах нельзя признать удовлетворительным.
Существенную роль в загрязнении водоемов играют органические вещества,
содержание которых характеризуется концентрациями, зачастую превышающими
предельно допустимые нормы, что делает все более актуальной задачу
мониторинга различных загрязнителей в природных, питьевых и сточных водах.
При решении экологических проблем одной из основных задач является
получение аналитической информации, адекватно описывающей состояние и
динамику изменения контролируемых объектов окружающей среды. Особую
опасность представляют органические загрязнители сточных вод. Фенол и анилин
относятся к наиболее распространенным загрязнителям, попадающим в воды со
стоками многих промышленных производств. Метилпирролидон (МП) – широко
распространенный растворитель, применяется в нефтехимической
промышленности и относится к трудноразлагаемым веществам. Гидразин
используется как составная часть топлива в ракетных двигателях, в производстве
лекарств, в сельском хозяйстве как регулятор роста растений. Являясь токсичным
и высокоопасным веществом, гидразин оказывает негативное воздействие на
биосферу. Данные по ПДК для каждого изучаемого вещества представлены в
таблице 1.
Таблица 1 – Значения предельно допустимых концентраций [1-3]
Вещество Фенол Гидразин Анилин Метилпирролидон
ПДК, мг/дм 3
0,001 0,01 0,001 15,4
ПДК, мг/дм 3
0,001 0,1 0,1 0,5
Класс опасности 4 2 2 3

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Новые подходы к получению некоторых люминесцентных и плазмонных меток для иммуноанализа: возможности и ограничения
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского»
    Применение гибридных методов для изучения состава полиядерных гидроксокомплексов родия(III) и полиоксометаллатов в растворах
    📅 2021год
    🏢 ФГБУН Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук
    Спектральные методики анализа высокочистого германия и его оксида с различными способами концентрирования примесей
    📅 2021год
    🏢 ФГБУН Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук
    Газохроматографический анализ курительных смесей, содержащих синтетические каннабиноиды
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)