电化学测量碱度和pH缓冲容量方法的研究及应用

论文摘要

碳酸氢盐类化合物在自然界范围内广泛存在,人体中的碳酸氢盐是维持血液酸碱平衡的重要物质,能够辅助控制体内的pH值在正常的生理范围内,在水生藻类中,碳酸氢盐还参与到藻类的光合作用过程中。在人类日常的生产生活中,碳酸氢盐的作用也功不可没,在临床医学领域,碳酸氢盐透析液在体内不需要代谢,对人体几乎无副作用,是治疗酸中毒等并发症较为理想的透析制剂。在食品和饮品方面,碳酸氢盐类化合物能够有效地维持pH的稳定以及抑制各种霉菌的生长,是一种理想的防腐剂。碳酸氢盐类化合物在环境净化和阻燃剂方面也有很多的应用。鉴于上碳酸氢盐的各种优良作用,检测出碳酸氢盐的浓度以便于更好的利用碳酸氢盐显得尤为重要,本论文以水中碳酸氢盐的测量即碱度的测量为例来探讨碳酸氢类化合物浓度测量的新方法。传统的碱度的检测方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法,以上两种方法在测量时均需加入相关指示剂及酸标准液,在测量过程中难以保持测试样pH的稳定,还会对一些未知反应过程对测试造成干扰,在引入酸的同时,对式样中的某些组分可能造成破坏。因此,建立一种无需引入酸标准液及指示剂的碱度测量方法,会对今后的碱度测量研究有重要的意义。通过将对苯二酚加入到不同浓度的缓冲溶液中进行差分脉冲测试,发现当缓冲溶液浓度相对较低时,对苯二酚在氧化过程中由于电极表面的氢离子浓度发生突变造成pH梯度,所以会出现两个氧化峰,通过在不同pH值以及不同种类缓冲溶液中的测试,发现了对苯二酚第一个氧化峰与缓冲溶液浓度存在着良好的线性关系,以此建立了一种新的不需要加入酸的碱度测量的新方法,并与传统方法进行比较,结果相一致。pH缓冲容量在工农业生产以及生理学方面一直受到广泛的关注,通常缓冲容量的测定方法为pH酸度计法,即通过向溶液中加入强酸或强碱溶液,观察溶液pH值的改变,利用Van提出的计算缓冲容量的公式进行计算。本论文通过方波伏安法研究了对苯醌在电极上的还原过程,发现在低浓度的缓冲溶液中对苯醌的第一个还原峰电流值与缓冲溶液浓度间同样存在着良好的线性关系,综合缓冲溶液浓度与缓冲容量间的关系,根据上述实验,建立了一种无需引入酸碱的缓冲容量测试的新方法。利用本方法对菠萝汁的缓冲容量进行了测量,结果与传统的pH酸度计法相一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 碳酸氢盐的概述
• 1.1.1 碳酸氢盐类化合物简介
• 1.1.2 碳酸氢盐类化合物的应用
• 1.2 水中碱度的概述
• 1.2.1 碱度的组成
• 1.2.2 碱度的测定
• 1.2.3 环境中碱度的影响因素
• 1.3 pH缓冲容量研究概况
• 1.3.1 pH缓冲容量简介
• 1.3.2 pH缓冲容量的测定
• 1.3.3 pH缓冲容量的应用
• 1.4 质子耦合电子转移反应
• 1.4.1 质子耦合电子转移反应简介
• 1.4.2 质子惰性条件下氢键与PCET反应间的联系
• 1.4.3 水中的PCET反应
• 1.4.4 PCET反应中的质子电子协同转移反应CPET
• 3^-碱度方法的建立及应用'>第2章 差分脉冲伏安法测定HCO₃^-碱度方法的建立及应用
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器和实验装置
• 2.2.3 差分脉冲伏安实验
• 2.2.4 酸碱指示剂滴定实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 对苯二酚和对苯醌在不同种类缓冲溶液中的电化学表现
• 3^-碱度方法的建立及应用'>2.3.2 差分脉冲伏安法测定HCO₃^-碱度方法的建立及应用
• 3^碱度方法的建立及应用'>2.3.3 差分脉冲伏安法测定HCO₃^碱度方法的建立及应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 方波伏安法测定缓冲容量方法的建立和应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器和实验装置
• 3.2.3 方波伏安实验
• 3.2.4 pH酸度计法测定缓冲容量实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 对苯二酚在不同种类缓冲溶液中的电化学行为
• 3.3.2 方波伏安法测定缓冲容量方法的建立及实际应用
• 3.3.3 方波伏安法测定缓冲容量方法的实际应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 进一步的工作方向
• 致谢
• 参考文献