Разработка лабораторного кондуктометра на основе аддитивных технологий и исследование характеристик ионоселективных электродов из различных электропроводящих компонентов
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2026-1-
Аннотация
Работа посвящена актуальной проблеме контроля ионного состава водных сред, имеющей значение для энергетики, экологии и биомедицины. В статье рассмотрены современные тенденции развития ионоселективных электродов (ИСЭ) как перспективных инструментов для оперативного анализа. Особое внимание уделено разработке новых ионофоров, экологичных пластификаторов, технологиям миниатюризации и способам увеличения срока службы сенсоров. В экспериментальной части исследования разработан и апробирован лабораторный кондуктометр на основе оригинальной ячейки, изготовленной методом 3D-печати. Проведена сравнительная оценка электродов из различных материалов: меди, графита и композитных полимерных материалов с добавлением графитового порошка. Методика основана на калибровке системы по эталонному раствору с известной проводимостью, что позволяет рассчитывать удельную электропроводность исследуемых растворов. Результаты показали, что медные электроды обеспечивают высокую точность измерений, в то время как графитовые демонстрируют завышенные показания в области низких концентраций из-за особенностей своей поверхности. Работа подтверждает эффективность предложенного подхода и формирует основу для дальнейших исследований в области разработки оптимизированных электродных материалов для ионоселективных электродов.
Ключевые слова
УДК: 544.6.076.32
Об авторах
Андрей Артемович ФилимоновРоссия
Студент 14.05.02 Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг, кафедра «Атомные и тепловые электрические станции», лаборант-исследователь
Антонина Андреевна Филимонова
Россия
Алена Юрьевна Власова
Россия
Рузина Фарсиловна Камалиева
Россия
Егор Сергеевич Майоров
Россия
Список литературы
1. Журавская Н. Е., Стефанович П. И., Стефанович И. С. Потенциальные риски при аварии на атомной станции //Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. – 2021. – №. 8. – С. 25-32.
2. Бдицких А. В., Петрова А. Н., Дударев В. И. Сравнение изменений физико-химических показателей водоподготовки ТЭЦ //Вестник магистратуры. – 2025. – №. 5-3 (164). – С. 13-16.
3. Ефимова Д. Д. Совершенствование методов подготовки воды на ТЭС //Фундаментальные и прикладные научные исследования: инноватика в современном мире. – 2021. – С. 55-62.
4. Чириков М. Е., Гусаров А. С. К вопросу автоматизации водоподготовки и химводоочистке в энергетике //Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2023. – №. 1-2 (76). – С. 118-123.
5. Marcinek S. et al. Revised application of copper ion selective electrode (Cu-ISE) in marine waters: A new meta-calibration approach //Talanta. – 2021. – Т. 226. – С. 122-170.
6. Belyustin A. A., Ivanovskaya I. S. The Glass Electrode and Electrode Properties of Glasses //Encyclopedia of Glass Science, Technology, History, and Culture. – 2021. – Т. 1. – С. 609-617.
7. Pirzada M., Altintas Z. Historical development of sensing technology //Fundamentals of Sensor Technology. – Woodhead Publishing, 2023. – С. 3-16.
8. Mele L. J. et al. Selectivity, sensitivity and detection range in ion-selective membrane-based electrochemical potentiometric sensors analyzed with poisson-boltzmann equilibrium model //IEEE Sensors Journal. – 2022. – Т. 22. – №. 15. – С. 15010-15021.
9. Tatara R. et al. All-Solid-State Ion-Selective Electrode Inspired from All-Solid-State Li-Ion Batteries //Analytical Chemistry. – 2025. – Т. 97. – №. 9. – С. 4819-4823.
10. Ross, J. W. Calcium-Selective Electrode with Liquid Ion Exchanger//Science. – 1967. – Т.156. – №.3780. – С. 1378–1379.
11. Morf W. E. et al. Carrier antibiotics and model compounds as components of selective ion-sensitive electrodes //International Symposium on Selective Ion-Sensitive Electrodes. – Butterworth-Heinemann, 1973. – С. 421-439.
12. Shu Y. et al. Dibenzo-18-crown-6/Polyacrylonitrile (PAN) nanofibers for metal ions adsorption: adsorption studies for Na+ and K+ //Polymer Bulletin. – 2022. – Т. 79. – №. 8. – С. 6275-6288.
13. Bondar A. V., Keresten V. M., Mikhelson K. N. Registration of small (below 1%) changes of calcium ion concentration in aqueous solutions and in serum by the constant potential coulometric method //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2022. – Т. 354. – С. 131231.
14. Anchaliya D., Sharma U. Selective bulk liquid membrane carrier facilitated transport of Mg2+ over Li+, Na+, K+ and Ca2+ metal ions using naphthaquinone derived redox-switchable ionophores //Main Group Metal Chemistry. – 2017. – Т. 40. – №. 1-2. – С. 27-33.
15. Mizani F., Saffari S., Paiehghadr M. Trace amounts determination of barium ions by a new ion-selective electrode based on 4ʹ, 4ʺ (5ʺ)-Di-Tert-Butyldibenzo-18-Crown-6 //Analytical and Bioanalytical Electrochemistry. – 2023. – Т. 15. – №. 1. – С. 47-56.
16. Zareh M. M. et al. DNA as a polyionic ionophore for barium sensor //BMC chemistry. – 2025. – Т. 19. – №. 1. – С. 172.
17. He W. et al. Green plasticizers derived from epoxidized soybean oil for poly (vinyl chloride): Continuous synthesis and evaluation in PVC films //Chemical Engineering Journal. – 2020. – Т. 380. – С. 122532.
18. Park M. et al. Renewable malic acid-based plasticizers for both PVC and PLA polymers //Journal of Industrial and Engineering Chemistry. – 2020. – Т. 88. – С. 148-158.
19. Hao Y. et al. Synthesis and evaluation of bio-based plasticizers from 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid for poly (vinyl chloride) //Industrial & Engineering Chemistry Research. – 2020. – Т. 59. – №. 40. – С. 18290-18297.
20. Li L. et al. Printing technologies for the fabrication of ion-selective electrodes //Sensing and Bio-Sensing Research. – 2024. – Т. 44. – С. 100650.
21. Noviana E. et al. Electrochemical paper-based devices: Sensing approaches and progress toward practical applications //Lab on a Chip. – 2020. – Т. 20. – №. 1. – С. 9-34.
22. Liu T., Liang R., Qin W. Anti-fouling TiO2-Coated polymeric membrane ion-selective electrodes with photocatalytic self-cleaning properties //Analytical Chemistry. – 2023. – Т. 95. – №. 16. – С. 6577-6585.
23. Qi L. et al. Polymeric membrane ion-selective electrodes with anti-biofouling properties by surface modification of silver nanoparticles //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2021. – Т. 328. – С. 129014.
24. Jiang X. et al. Improving the biocompatibility of polymeric membrane potentiometric ion sensors by using a mussel-inspired polydopamine coating //Analytical Chemistry. – 2019. – Т. 91. – №. 10. – С. 6424-6429.
25. Филимонова А.А., Власова А.Ю., Камалиева Р.Ф., Майоров Е.С., Филимонов А.А. Создание электропроводящего композита с полимерными материалами для 3D-печати на основе поверхностной модификации. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2025;87(3):241-248.
Рецензия
Для цитирования:
Филимонов А.А., Филимонова А.А., Власова А.Ю., Камалиева Р.Ф., Майоров Е.С. Разработка лабораторного кондуктометра на основе аддитивных технологий и исследование характеристик ионоселективных электродов из различных электропроводящих компонентов. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2026;88(1). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2026-1-
JATS XML



























