CC BY
125
УДК547.781.4: 544.623.032.73
А. Р. Фазлыев, Л. Р. Минибаева, А. Ф. Ягфарова,
А. Р. Габдрахманова, А. В. Малыгин, А. В. Клинов
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ВОДНОГО РАСТВОРА ИОННОЙ ЖИДКОСТИ [Emim] [Cl]
Ключевые слова: ионная жидкость, [Emim][Cl], электропроводность.
Экспериментально измерена электропроводность водного раствора ионной жидкости [Emim][Cl] в диапазоне концентраций от 2.37 до 86 % масс. при 200С. [Emim][Cl]. Предложена аналитическая зависимость электропроводности от концентрации [Emim][Cl] в растворе.
Key words: ionic liquid, Emim[Cl], electroconductivity.
A study of the ionic conductivity of aqueous liquid [Emim] [Cl] in concentrations ranging from 2.37 to 86 % wt. [Emim] [Cl]. An analytical dependence of the electrical conductivity of the concentration of [Emim] [Cl] in the solution.
Введение
Интерес, проявляемый исследователями к ионным жидкостям (ИЖ) связан с их свойствами, такими как хорошая растворимость органических и неорганических соединений, отсутствие давления пара, электропроводность, высокая термическая и электрохимическая стабильность. Особенность свойств ионных жидкостей открывают широкий спектр их использования [1 - 4]. В зависимости от области применения интерес представляю одни или другие ее свойства. В случае электрохимических процессов, важную роль играют электрохимические свойства ионных жидкостей, в том числе электропроводность [5, 6]. В технологии ИЖ применяются, как в чистом виде, так и виде различных растворов, причем присутствующие примеси могут оказывать существенное влияние на свойства ИЖ.
В данной статье объектом исследований являлась имидазольная ИЖ [Emim][Cl], отличающаяся высокой гидрофильностью. В литературе приведены данные по
электропроводности чистой ИЖ [Emim][Cl] в зависимости от температуры [7, 8]. Необходимо было получить данные о влиянии содержания воды на электропроводность раствора. Данное свойство, например, может применяться для определения содержания воды в ИЖ в системах автоматического контроля технологических процессов.
Методика эксперимента
Для приготовления раствора использовалась деонизированная вода, подготовленная на установке “Osmodemi 12”, и ионная жидкость [Emim][Cl] компании “Sigma Aldrich” с концентрацией 99.7 % масс. Свойства деонизированной воды и исследуемого раствора контролировались кондуктометром “Crison GLP 31+” с погрешностью измерения ±0.5 % и рефрактометром Аббе ИРФ-454 Б2М (с системой термостатирования) с погрешность измерения коэффициента преломления ±0.0001. В таблице 1 приведены данные электропроводности, коэффициента преломления воды и ионной
жидкости, что соответствует литературным данным
[9, 10].
Таблица 1 - Свойства воды и ионной жидкости
Электропроводность при 200С, мСм/см воды 0.00752
[Emim][Cl] 0.3
Коэффициент преломления воды, п20 D 1.333
Измерения электропроводности водного раствора [Ет1т][С1] проводились в диапазоне концентраций от 2.37 до 86 % масс. ИЖ.
В водный раствор [Етт][С1] с начальной концентрацией [Етт][С1] 86 % масс. добавлялась деонизированная вода до изменения электропроводности на 5-10 мкСм/см. Измерение концентрации проводилось по данным коэффициента преломления из работы [11].
Рис. 1 - Зависимость электропроводности
водного раствора [Ет1т][С1] от концентрации. Геометрические фигуры - экспериментальные данные, линия - аппроксимация
По результатам экспериментальных
исследований были построены зависимости электропроводности от концентрации [Ет1т][С1] в водном растворе рис. 1. Как видно из рисунка , электроводность водного раствора имеет максимум в области 40 % масс. Характер поведения кривой электропроводности согласуется с формами кривых, приведенных в литературе [12].
Для удобства практического применения полученных результатов, данные были обобщены в виде функциональной зависимости:
О-= -1.3266 + 5.6679 • х - 0.1227 • х2 +
+ 0.0010 • х3 - 3.7137 • 10- 6 • х4
где X - концентрация [Ет1т][С1] в воде, % мас.; С -электропроводность, мСм/см.
Средняя погрешность электропроводности, вычисленной по зависимости (1), по сравнению с экспериментальными данными не превышает 2 %.
Заключение
В данной работе экспериментально определена электропроводность водного раствора ИЖ [Ет1т][С1] в диапазоне концентраций 2.37 - 86 % масс. На основании данных получена функциональная зависимость электропроводности раствора от концентрации ИЖ.
Литература
1. А.Ф. Ягфарова, А.Р. Габдрахманова, Л.Р. Минибаева, И.Н. Мусин Вестник Казанского технологического университета, 15, 13,192-196 (2012).
2. А.Р. Габдрахманова, А.Ф. Ягфарова, Л.Р. Минибаева, А.В. Клинов Вестник Казанского технологического университета, 15, 13, 63-66 (2012).
3. А.Ф. Ягфарова, А.Р. Габдрахманова, Л.Р. Минибаева, А.В. Клинов, И.Н. Мусин Вестник Казанского технологического университета, 16, 8, 282-284 (2013).
4. Д.Г. Логинов, В.В. Никешин Вестник Казанского технологического университета, 15, 22, 53-54 (2012).
5. Н.В. Шведене, Д.В. Чернышев, И.В. Плетнев, Рос.хим.ж., LII, 2, 80 - 91 (2008).
6. М.В. Бурмистр, О.С. Свердликовская, О.М. Бурмистр, О.А. Феденко, Вестник Удмуртского университета, 1, 55 - 68 (2012).
7. J. Vila, C. Franjo, J.M. Pico, L.M. Varela, O. Cabeza, Portugaliae Electrochimica Acta, 25, 163-172 (2007).
8. J. Vila, L.M. Varela, O. Cabeza, Electrochimica Acta, 52, 7413-7417 (2007).
9. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкин, А.М. Братковский и др. Физические величины // Под ред. Григорьева И.С. и Мейлихова Е.Э.. / Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1232 с. (1991).
10. D.K. Kuila, S.C. Z. Lahiri, Phys. Chem. 218, 803 (2004).
11. А.Р. Фазлыев, А.Ф. Ягфарова, А.Р. Габдрахманова, Л.Р. Минибаева, А.В. Малыгин, А.В. Клинов Вестник Казанского технологического университета, 16, 13, 3537 (2013).
12. Weiwei Liu , Lingyan Cheng , Yumei Zhang , Huaping Wang, Mingfang Yu, Journal of Molecular Liquids, 140, 68-72 (2008).
© А. Р. Фазлыев - асп. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ, fazlyev.azat@gmail.com; Л. Р. Минибаева - асс. той же кафедры, minibayeva@kstu.ru; А. Ф. Ягфарова - магистр той же кафедры, aliya_yagfarova@mail.ru; А. Р. Габдрахманова - магистр той же кафедры, apelsinochka91@mail.ru; А. В. Малыгин - доцент той же кафедры, mav@kstu.ru; А. В. Клинов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ, alklin@kstu.ru.
