Att följa ammonium i reningsverk är avgörande för att förbättra reningsprocessen och kontrollera flödet av föroreningar ut till ekosystemet. Jonselektiva elektroder (ion-selective electrodes, ISEs) är en lovande teknik inom området, där polymermembran baserade på nonactin är de mest studerade membranen för ammoniumsensorer. Membranet droppas tillsammans med ett jon-till-elektron transducerande material på ett elektrodsubstrat av grafit eller glasartat kol. Nonactin-baserade jonselektiva elektroder har typiskt en detektionsgräns inom storleksordningen 10-5 M, men uppvisar betydande kaliuminterferenser. Ett elektrodsystem baserat på grafitelektroder, inkluderande en ISE och en referenselektrod (RE), studerades i detta examensarbete. De jonselektiva elektroderna producerades genom att droppa jon-till-elektron trandsducerande funktionella flerväggiga kolnanotuber (functional multiwalled carbon nanotubes, f-MWCNTs) lösta i tetrahydrofuran (THF) och en membrancocktail innehållande polyvinylklorid (PVC), mjukgörare och nonactin löst i THF på grafitelektroder. Membranet täcktes sedan med en buffrad polyvinylalkohol (PVA) hydrogel med pH 7 och ett gas-permeabelt membran. Referenselektroderna producerades genom att droppa en membrancocktail av polyvinylbutyral (PVB) mättat med NaCl på grafitelektroder. Jonselektiva elektroder med f-MWCNTs som jon-till-elektron transducerande lager och ett PVC-baserat ammonium-selektivt membran med nonactin producerades framgångsrikt. Elektroderna hade en detektionsgräns i storleksordningen 10-5 M, vilket kan jämföras med tidigare artiklar publicerade inom området. Ytterligare producerades PVB-baserade referenselektroder mättade med NaCl framgångsrikt. Referenselektroderna uppvisade små variationer när koncentrationer av olika salt varierades. Arbetet visade att det gaspermeabla membranet Hyflon AD i kombination med en PVA hydrogel inte var lämplig i den föreslagna konfigurationen, då hålrum formades i torkningsprocessen av det gaspermeabla membranet och membranet delaminerade. Det föreslogs att beteendet kunde vara en konsekvens av inkompatibilitet mellan PVC och det gaspermeable membranet, till följd av deras skillnad i polaritet. / Monitoring ammonium in wastewater is vital to improve the treatment process and monitor the release of the pollutant into the ecosystem. Ion-selective electrodes (ISEs) is a promising technique in the area where the ISE is often based on a polymeric membrane containing the ionophore nonactin. The polymeric ion-selective membrane is drop-cast onto graphite or glassy carbon electrode substrates together with an ion-to-electron transducing layer. Nonactin-based ISEs typically demonstrate a limit of detection (LOD) in the range of 10-5 M, but exhibit significant potassium interferences. A solid-state system based on graphite electrodes, including an ISE and a reference electrode (RE), was investigated in this study. The ISEs were produced by drop-casting ion-to-electron transducing functional multi-walled carbon nanotubes (f-MWCNTs) dispersed in tetrahydrofuran (THF) and a membrane cocktail comprising poly(vinyl chloride) (PVC), plasticizer, and nonactin dispersed in THF onto graphite electrodes. The membrane was then covered with a buffered poly(vinyl alcohol) (PVA) hydrogel of pH 7 and a gas-permeable membrane (GPM). The solid-state RE was produced by drop-casting a poly(vinyl butyral) (PVB) membrane cocktail saturated with NaCl onto the graphite electrode. ISEs using f-MWCNTs as ion-to-electron transducers and a PVC-based ammonium-sensitive membrane with nonactin were successfully produced. The electrodes exhibited LODs in the range of 10-5 M, which is comparable to previous articles published on the subject. Additionally, PVB-based solid-state REs saturated with NaCl were successfully produced. The reference electrodes exhibited minor influences when varying the concentrations of various salts. The study showed that the GPM Hyflon AD combined with a PVA hydrogel was not suitable in this configuration, as air voids were formed in the drying process, and the membrane was easily delaminated. It was suggested that this behavior could be a consequence of the incompatibility of PVC and the GPM due to their difference in polarity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-298183 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Berg, Josephine |
| Publisher | KTH, Kemi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2021:127 |
Page generated in 0.003 seconds