|
Abstract
Development of Electrochemical Detection Methods for Chemical Analysis
Lee, Joon-Woo
Department of Chemistry
Dongguk University
Flow injection analysis(FIA) allows us to have a rapid and
continuous detection of a large number of samples.
In this study, we assembled a FIA system with an electrochemical detector
for the quantitative determination of thiourea(TU) and ethylenediaminetetraacetic
acid(EDTA) as model compounds.
DC amperometry is applied for the determination of TU at PbO2
and AsOx/PbO2 electrodes as working electrode(WE).
The oxide electrodes can be in situ prepared by applying a constant potential
at a Pt substrate while solutions containing Pb(II) ion or Pb(II) plus As(V) ion
continuously flow into the cell. Triple-step potential waveforms are adopted with
an optimized pulsed waveform for TU and EDTA detection.
For TU detection, linear dynamic range is 1.0 X 10-3 ∼ 1.0 X 10-6 M
with PbO2 and AsOx/PbO2 electrodes.
AsOx/PbO2 electrode shows a lower detection limit than
pure PbO2 and Au electrode and better sensitivities can also be obtained
for AsOx/PbO2 electrode.
Sensitive detection of TU with a detection limit of 1.4 X 10-7 M is achieved with
AsOx/PbO2 electrode electrodeposited in a solution of
[As(V)]/[Pb(II)] = 0.8.
For EDTA detection, we have accomplished a linear dynamic range of
5.0 X 10-5 ∼ 2.0 X 10-3 M.
The detection limit of EDTA is calculated to be 4.2 X 10-5 M.
A group of metal ions, such as Fe(III), Ni(II), Mg(II), is indirectly determined
by analysis the amount of uncomplexed EDTA. This method is based on detection of
free EDTA which don't complex with metal ion in excess EDTA solution.
Metal ions can also be selectively detected by changing the pH of flow stream solution.
Detection limit of Fe(III) and Ni(II) is estimated to be 5.1 X 10-5 and
3.8 X 10-5 M, respectively by this detection scheme.
요 약
화합물 분석을 위한 전기화학적 검출 방법의 개발
동국대학교 대학원 화학과
이 준 우
일반적인 분광광도법으로 검출하기 힘든 화합물을 자동화하여 연속적으로 검출 및 정량하기 위해
전기화학 검출기를 연결한 흐름 주입 분석(Flow Injection Analysis, FIA)장치를 제작하여
Thiourea 및 EDTA를 정량 하였다.
전기 화학적 검출 방법으로 직류 전류법(DC amperometry)과 펄스 전류법(Pulsed amperometry)을
사용하였고, 작업 전극으로 PbO2를 입힌 산화물 전극, AsOx/PbO2
산화물을 입힌 산화물 전극, 그리고 금 전극을 사용하였다.
금 작업 전극을 사용하여 펄스 전류법으로 Thiourea 또는 EDTA를 정량하는 실험에서
검출 전위 유지 시간, 산화 전위와 산화 전위 유지 시간, 흡착 전위와 흡착 전위 유지 시간 등을
변화시켜 대상 화합물의 검출에 적합한 펄스 파형을 얻은 후 전류값 변화를 관찰하였다.
PbO2 및 AsOx/PbO2을 작업 전극으로 사용하고
Thiourea의 농도 변화에 따른 전류를 측정하여, 검정곡선을 그려본 결과
1.0 X 10-3∼ 1.0 X 10-6 M의 넓은 농도에 걸쳐
전류값이 선형적으로 비례하는 결과를 얻을 수 있었다.
AsOx/PbO2 전극을 사용한 경우 석출 용액에서
비소와 납의 비가 [As(V)]/[Pb(II)] = 0.8인 산화물 전극에서
Thiourea의 검출 한계가 1.4 X 10-7 M으로 금 혹은 PbO2 전극보다
좋은 검출 한계를 얻었다.
순수한 EDTA를 펄스 전류법으로 실험한 결과 5.0 X 10-5 M∼2.0 X 10-3 M 농도
범위에 걸쳐 전류값이 선형으로 비례하였으며, EDTA의 검출 한계는 4.2 X 10-5 M이었다.
Ni(II), Fe(III), Mg(II)등과 같은 금속 이온의 농도를 결정하기 위해
금속 용액과 과량의 EDTA를 섞어, 금속과 결합하고 EDTA의 농도를 정량하여
간접적으로 금속을 정량하는 방법을 개발하였다.
운반 유체의 pH를 조절하여 EDTA의 결합하는 금속 이온의 종류를 조절할 수 있으며,
이 방법을 이용한 Fe(III)의 검출 한계는 5.1 X 10-5 M,
Ni(II)의 검출 한계는 3.8 X 10-5 M이었다.
|
[학위논문]화합물 분석을 위한 전기화학적 검출 방법의 개발(석사학위논문)