Мониторинг водных объектов, содержащих вещества в наносостоянии, с помощью электрохимических методов

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Вилесов, Максим Вадимович Отделение контроля и диагностики (ОКД)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

С бурным развитие наноиндустрии появляются новые данные о свойствах веществ, находящихся в наносостоянии и их влиянии на организм человека и экосистемы. Работа посвящена совершенствованию электрохимических методов и приборов контроля свойств нановеществ, а также разработке методики определения концентрации наночастиц в водных растворах.

Введение…………………………………………………………………………………………….. 15
1 Применение электрохимических методов для определения количества и
размера наночастиц ……………………………………………………………………………………… 17
1.1 Метод «Нано-воздействия» ……………………………………………………….. 17
1.2 Инверсионная вольтамперометрия …………………………………………….. 19
2. Применение электрохимических методов для экологического
мониторинга частиц в наностоянии ……………………………………………………………… 22
3 Теоретические основы метода хроноамперометрии ………………………….. 24
3.1 Хроноамперометрия, основанная на скачкообразном изменении
потенциала от заданного уровня ………………………………………………………………. 24
3.2 Уравнение Коттрелла …………………………………………………………….. 26
4. Разработка макета фемптоамперметра для контроля количества и
размера наночастиц ……………………………………………………………………………………… 27
4.1 Трехэлектродная ячейка …………………………………………………………….. 27
4.2. Конструкция рабочего электрода ………………………………………………. 28
4.3. Конструкция электрода сравнения …………………………………………….. 29
4.4 Схема потенциостата с фемтоамперметром………………………………… 30
5 Методика определения концентрация наночастиц в растворе …………… 34
6 Апробация разработанной конструкции потенциостата ……………………. 36
6.1 Получение хронопикоамперограмм с буферным раствором
гексацианоферрата калия …………………………………………………………………………. 36
6.2. Приготовление модельного раствора наночастиц серебра …………. 37
6.3 Получение хронопикоамперограмм при добавлении в раствор
наночастиц серебра ………………………………………………………………………………….. 38
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
……………………………………………………………………………………………………………………. 40
7.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………. 40
7.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………. 40
7.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………………… 40
7.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации ………………… 42
7.1.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования………………………………………………………………………………………… 44
7.2 Инициация проекта ……………………………………………………………………. 44
7.2.1 Цели и задачи проекта …………………………………………………………. 45
7.2.2 Организационная структура проекта ……………………………………. 46
7.2.3 Ограничения и допущения проекта ……………………………………… 46
7.3 Планирование научно-исследовательских работ ………………………… 47
7.3.1 Определение трудоемкости выполнения работ …………………….. 48
7.3.2 Разработка графика проведения научного исследования ………. 49
7.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………. 53
7.4.1 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………… 53
7.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………….. 54
7.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы …………………… 55
7.4.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………… 57
7.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)58
7.4.6 Накладные расходы …………………………………………………………….. 59
7.4.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта…………………………………………………………………………………………………. 59
7.5 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………… 60
Вывод …………………………………………………………………………………………. 63
8 Социальная ответственность ……………………………………………………………. 64
Введение…………………………………………………………………………………………. 64
8.1 Правовые и организационные вопросы проведения ……………………. 65
8.1.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства ……………………………………….. 65
8.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
…………………………………………………………………………………………………………….. 65
8.2 Производственная безопасность ………………………………………………… 66
8.2.1 Электробезопасность …………………………………………………………… 67
8.2.2 Освещение рабочей зоны …………………………………………………….. 69
8.2.3 Показатели микроклимата …………………………………………………… 71
8.2.4 Химические опасные и вредные производственные факторы .. 71
8.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов……………………………………………………………………. 73
8.3.1 Снижение воздействия опасных химических веществ ………….. 73
8.4 Экологическая безопасность ……………………………………………………… 75
8.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………… 77
8.5.1 Анализ вероятных чс, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ………. 77
8.5.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при
проведении исследований и обоснование мероприятий по предотвращению
ЧС ………………………………………………………………………………………………………… 78
Вывод …………………………………………………………………………………………. 80
Заключение ………………………………………………………………………………………… 81
Список литературы …………………………………………………………………………….. 82
Приложение А ……………………………………………………………………………………. 85

С бурным развитие наноиндустрии появляются новые данные о свойствах
веществ, находящихся в наносостоянии и их влиянии на организм человека и
экосистемы.
Работа посвящена совершенствованию электрохимических методов и
приборов контроля свойств нановеществ, а также разработке методики
определения концентрации наночастиц в водных растворах.
Представленный в данной работе прибор – потенциостат, основан на
использовании электрохимического метода, и обладает рядом преимуществ над
оптическими приборами, такими как высокая чувствительность, низкие пределы
обнаружения наночастиц, при этом, имея достаточно низкую стоимость по
сравнению с другими приборами.
Данная разработка может найти применение в качестве экспресс-метода
детекции загрязнующих наночастиц в окружающей среде, так и в научно-
исследовательской сфере, где ведется активное изучение свойств наночастиц, их
кинетики и реакций в наномасштабе. Важной задачей в сфере охраны
окружающей среды является возможность обнаружения и измерения
концентрации наночастиц, поэтому работа, главным образом, направлена на
разработку метода, который позволит давать количественную и качественную
оценку наночастиц в водной среде.
Цель работы – апробация метода хроноамперометрии для мониторинга
водных объектов, содержащих вещества в наносостоянии.
В ходе выполнения данной работы необходимо было решить следующие
задачи:
1. Изучение электрохимических методов для определения размера и
количества наночастиц.
2. Разработка трехэлектродной ячейки для потенциостата для контроля
количества и размера наночастиц.
3. Экспериментальное исследование технических параметров
потенциостата для контроля количества и размера наночастиц на модельных
растворах.
4. Разработка методики определения концентрации наночастиц в
растворе.
Выполнение данных задач позволит успешно применять разработанный
метод для определения качественных и количественных характеристик
наночастиц в водной среде.
1 ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И РАЗМЕРА НАНОЧАСТИЦ

В ходе выполнения представленной работы были изучены методы
определения размера и количества наночастиц в водной растворе, а также
методы экологического мониторинга частиц в наносостоянии в водных средах.
Представлена усовершенствованная трехэлектродная ячейка
потенциостата, конструкция которой позволяет полностью экранировать
фемтоамперметр, исследуемый раствор и электроды от внешних источников
помех, что позволило повысить чувствительность и точность измерений
прибора.
В ходе проведения апробации разработанного прибора были проведены
эксперименты с использованием буферного раствора цитрата натрия с
добавлением наночастиц серебра. Получены данные хронопикоамперограмм,
согласно которым потенциостат показал достаточно низкий уровень шума
около 0,82 пА. На хронопикоамперограмме наблюдались скачки токи от 30 до
100 пА, что свидетельствует о попадании наночастиц на электрод.
Разработана и предложена методика определения концентрации
наночастиц в водной среде, которая учитывает все особенно протекания
электрохимических процессов между рабочим электродом и исследуемыми
наночастицами.
По результатам проведенных исследований можно утверждать, что
предложенная конструкция соответствует требованиям для проведения
экспериментов по определению размеров и концентрации наночастиц в водных
растворах.

1. N.V. Rees, Y.G. Zhou, R.G. Compton, Making contact: charge transfer
during particle-electrode collisions // RSC. – 2012. – №2. – P. 379–384.
2. Wei Cheng, Richard G. Compton, Electrochemical detection of
nanoparticles by ‘nano-impact’ methods // Trends in analytical chemistry. –2014. –
№58. – P.79–89.
3. Christopher Batchelor-McAuley, Joanna Ellison, Kristina Tschulik,
Philip L. Hurst, Regine Boldt and Richard G. Compton In situ nanoparticle sizing
with zeptomole sensitivity // Analyst. – 2015. – №140. – P. 5048–5054.
4. Серебренникова, Н. В. Вольтамперометрия: учеб. пособие. –
Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007. – 81 с.
5. Бонд, А. М. Полярографические методы в аналитической химии:
пер. с англ. / А. М. Бонд. — М.: Химия, 1983. — 328 с.

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

    Читать «Мониторинг водных объектов, содержащих вещества в наносостоянии, с помощью электрохимических методов»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету

    Математическое моделирование возникновения и развития природных пожаров
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Управление профессиональным риском при выполнении работ на высоте
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение эффективности использования аварийно-спасательного оборудования
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оценка эффективности мероприятий по снижению риска аварий
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Организация оповещения населения города Томска в чрезвычайных ситуациях
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Совершенствование системы обращения с твердыми бытовыми отходами
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)