Разработка и апробация угольно-пастовых электродов на основе моторных масел
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?еский сигнал зависит от размера частиц порошка, соотношения жидкой и твердой фаз и однородности полученной пасты.
Рис. 2.1. Конструкция угольно-пастового электрода и трехэлектродная схема. 1 - токосъемник, 2 - изолирующая оболочка, 3 - угольная паста; I - вспомогательный электрод (стеклоуглеродный стержень), II - рабочий электрод (УПЭ), III - электрод сравнения (хлоридсеребряный).
Фоновым электролитом служил 10-2 М раствор HCl.
Проводили регистрацию дифференциальных вольтамперограмм после предварительного накопления маркеров на УПЭ в течение 15 с при интенсивном перемешивании раствора. Рабочий диапазон потенциалов: 0.0 -1.0 В. Скорости развертки: 0.1, 1, 5 В/с.
.3 Объекты исследования
В качестве связующих выбрали моторные масла различных производителей следующих групп: синтетические, полусинтетические, минеральные, а также один образец трансмиссионного масла (табл. 2.1). Этот выбор обусловлен возрастающей необходимостью контроля качества моторных масел, установления фальсифицированных продуктов в условиях расширения спроса на этот тип технических жидкостей.
Таблица 2.1 Исследуемые образцы моторных масел
Обозна-чениеМаслоКласс SAEПлотность при 20C, кг/лКинематическая вязкость при 40С, сСтКинематическая вязкость при 100С, сСтИндекс вязкостиCCS (проворачиваемость) при -25С, сПзЩелочное число (ТВN), мг КОН/гТемпература застывания, СТемпература вспышки, ССинтетические масласинт1Mobil5W-400.8509114.5166320010.0-48236синт2Xado5W-400.8538814.717554709.6-42225синт3Shell5W-400.8507213.1----48206синт4Lukoil5W-40--12.5-16.3140-7.5-40200синт5Ford5W-30-509.4117339608.3-40-синт6Mobil0W-40-7113.51963600--54230синт7Shell0W-400.8457413.5----45222синт8Castrol10W-400.86310515.2155680010.4-33200Полусинтетические маслапс9Mobil10W-400.8709814.5155-10.0-33218пс10Lukoil10W-400.871-12.5-16.312533509.1-37222пс11Castrol10W-400.8739514.31546140--36189пс17Shell10W-400.8829714.6150-10.0-36220Минеральные масламин12Castrol15W-400.88310614.113665908.0-30195мин13Mobil10W-400.8759013.3147---33215мин14Lukoil10W-40--12.5-16.3125-7.5-35200мин15Shell10W-400.8779314.7----39215Трансмиссионное маслотр16Shell75W-900.8798114.9----45205
2.4 Обработка вольтамперометрических данных
Исследование полученных вольтамперограмм проводили с помощью хемометрических методов: метод главных компонент (МГК), метод независимого моделирования аналогий классов (SIMCA-классификация). Использовали Trial-версию пакета программ Unscrambler-9, предоставленную фирмой-производителем САМО и Российским Хемометрическим обществом на VII Международном симпозиуме по хемометрике Современные методы анализа многомерных данных, г. Санкт-Петербург, февраль 2010 г.
Глава 3. Результаты и их обсуждение
.1 Исследование вольтамперометрического поведения маркеров на УПЭ, модифицированных моторными маслами
Для выбора рабочих условий измерений исследовали влияние на вольтамперограммы восстановления металлов на УПЭ количества связующего пасты, времени накопления маркеров, скорости развертки потенциалов в условиях инверсионной вольтамперометрии. Сравнение величин токов и воспроизводимости вольтамперограмм для электродов с различным содержанием органического связующего в пасте позволило установить, что оптимальным является соотношение графитового порошка к связующему 6 : 1. При повышении содержания органического связующего возрастает сопротивление электрода, и ток уменьшается, а также ухудшаются вязкостные характеристики пасты, что мешает ее использованию в эксперименте, к чему может привести и снижение содержания масла в пасте. Регистрацию вольтамперограмм проводили после предварительного накопления маркеров различной природы на УПЭ при интенсивном перемешивании растворов в области потенциалов от 0.0 до -1.0 В (рис. 3.1). Скорости развертки потенциалов - 0.1, 1, 5 В/с.
Рис. 3.1. Дифференциальные вольтамперограммы восстановления различных маркеров на угольно-пастовом электроде, модифицированном полусинтетическим моторным маслом (скорость развертки потенциалов 1 В/с)
Исследование различных режимов регистрации вольтамперограмм позволило установить, что для всех маркеров аналитические сигналы воспроизводятся в области развертки потенциалов 0.0 -1.0 В при скоростях развертки потенциалов 0.1, 1, 5 В/с (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Дифференциальные вольтамперограммы восстановления 10-3 М Cu+2 на фоне 0.01 М HCl при разных скоростях развертки потенциалов на угольно-пастовом электроде, модифицированном полусинтетическим маслом
В качестве аналитического сигнала были выбраны дифференциальные вольтамперограммы из-за большей чувствительности к маркерам.
На рис. 3.3 представлены вольтамперограммы восстановления 10-3 М раствора CuSO4 на исследуемом угольно-пастовом электроде в зависимости от времени накопления. Из рисунка видно, что без накопления металлов на поверхности УПЭ пиков восстановления не наблюдается, а при увеличении времени накопления от 15 с до 60 с (увеличение в 4 раза) максимальное значение тока практически не увеличивается.
Рис. 3.3. Вольтамперограммы восстановления 10-3 М раствора Cu+2 на фоне 0.01 М HCl на исследуемом угольно-пастовом электроде в зависимости от времени накопления; скорость развертки - 1 В/с
Рабочие условия снятия вольтамперограмм
)соотношение графит: моторное масло: 6 : 1;
)время накопления: 15 секунд;
)скорости развертки: 0.1; 1; 5 В/с;
)область катодных потенциалов: 0.0 -1.0 В.
)маркеры: Cu2+, Pb2+, о-нитроанилин (о-на), a-динитрофенол (д-нф), о-нитробензойная кислота (о-нб).
На рис. 3.4 в качестве примера представлены дифференциальные вольтамперограммы восстанов