Development of analytical procedure with the use of capacitance sensors in environmental analysis

Celem pracy było skrócenie procedury analitycznej oznaczania chromu(VI) w wodzie z zastosowaniem pomiaru pojemności dielektrycznej samoorganizującej się monowarstwy tiolowej, w której część receptorową stanowiła specjalnie dobrana grupa funkcyjna. Specyfika pomiarów pojemności dielektrycznej membrany osadzonej na elektrodzie pracującej wymaga aby oznaczenie wykonać ekstrapolacyjną metoda kalibracji. Najlepszym dopasowaniem współczynnika korelacji oraz najmniejszymi błędami względnymi charakteryzuje się analiza wykonana z dopasowaniem funkcji kwadratowej do wykresu kalibracyjnego. Badania przeprowadzono w zakresie stężeń chromu(VI) od 50 do 500 nmol ·L-1. W ramach pracy opracowano ograniczoną do 10 minut procedurę oczyszczania i regeneracji elektrody pracującej techniką woltamperometrii cyklicznej w roztworze 0,5 mol ·L-1 KOH oraz skrócony z 2 h do 30 min proces tiolowania. Zoptymalizowano parametry procedury przy stałym oraz zmiennym potencjale. Dla pomiarów w stałym potencjale optymalna liczba cykli początkowych wynosi 10, czas pomiaru 11 s, a potencjał 600 lub 800 mV. Dla pomiarów w zmiennym potencjale wystarczający jest zakres 600÷800 mV, dwa cykle pomiarowe oraz krok potencjału wynoszący 10 mV. Błędy względne wyników wyznaczonych przy zmiennym potencjale zarówno metodą PCR, jak i kalibracyjną metodą ekstrapolacyjną wynoszą od kilku do kilkudziesięciu procent.The aim of the work was shorten the analytical procedure for chromium(VI) determination in water using dielectric capacitance measurement based on self-assembled monolayers of thiol with specially selected functional group. The specificity of the dielectric capacitance measurements of thiol membrane coated on the working electrode requires extrapolation calibration method. The best fit correlation coefficient and the smallest relative errors were with fit of a parabolic function to the calibration graph. The concentration range of chromium(VI) were 50 – 500 nmol · L-1. As part of the work was developed purification procedure of the working electrode with the use of cyclic voltammetry in the KOH solution of 0.5 mol · L-1 and regeneration of thiol membrane with result in shortage process of 2 h to 30 min. During the tests optimized parameters of measurements procedure both at a constant and a variable potential. For method at a constant potential optimal number of initial cycles is 10, measuring time is 11 s, and the potential of 600 or 800 mV. The range of 600 ÷ 800 mV, two measuring cycles and step of 10 mV were optimal parameters for measurements at variable potential. Relative errors for results obtained with the use of method with variable potential were in the range from several to several tens of percent both for PCR calibration and the extrapolation calibration method