Baig 2015

  • Upload
    knucnic

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/17/2019 Baig 2015

    1/8

    Polyurethane-based 

    cation 

    exchange 

    composite 

    membranes:

    Preparation, 

    characterization 

    and 

    its 

    application 

    in 

    development 

    of 

    ion-selective 

    electrode for 

    detection 

    of  

    copper(II)

    Umair BaigQ1   a,b, Asif Ali Khan a,*  a Analytical  and  Polymer   Research  Laboratory,  Department   of   Applied  Chemistry,  Faculty  of   Engineering   and  Technology,  Aligarh Muslim  University,  Aligarh

     202002,  UP,  India  bCenter   of   Excellence   for   Scientific   Research  Collaboration  with  MIT,  King   Fahd  University  of   Petroleum  and  Minerals,  Dhahran   31261,  Saudi   Arabia

    Introduction

    In  the  recent  years,  research  focusing  on  polymer-based

    composite  ion-exchange  membranes  either  by  blending  of 

    different  polymers   or  by  incorporating  inorganic  materials/ion-

    exchanger 

    into 

    polymers, 

    has 

    attracted 

    considerable 

    attention 

    in

    the  academic  and  industries  [1–4]. Composite  ion-exchange

    membranes  with  new  or  improved  properties   such  as  improved

    mechanical,  thermal,  and  ion-exchange properties  may  offer better

    characteristics  than  their  single-polymer  material  counterparts

    [5,6].  Polymer  based  composite  ion-exchanger/membranes  are

    now  widely  used  for  application  in  such  fields  as  membrane

    electrolysis,  electrochemical  separations,  solid  polymer  electroly-

    sis,  fuel  cells,  separation  of   heavy  toxic  metal  ions  and  in  making

    ion  selective  membrane  electrodes  [1–17].

    Copper  is broadly  utilized  as  a  part  of mechanical,  antimicrobial,

    natural  and  ecological  applications  because   of its   properties  of   high

    electrical  conductivity, substance  and  warm  soundness,   pliancy  and

    ability  to  make  composites  with  numerous  metals.  Copper  is a  vital

    2component 

    on 

    account 

    of their 

    utilization 

    as 

    key 

    supplements 

    to

    2amphibian 

    organic entities 

    and 

    is additionally 

    dangerous 

    at 

    high

    3fixation (>15 mg  day1),  the  maximum  permissible  concentration

    3limits  of copper  is 2  mg  day1 [18].  Copper  insufficiency   brings

    3about  weakness   while its  collection brings about  human  body

    3dyslexia, 

    hypoglycemia, 

    liver 

    and 

    kidney 

    harm, 

    gastrointestinal

    3issues   and  Wilson  sickness   (WD)   [19].  In  the  point  of   view  of   such

    3noxious  effects  of   copper,  its  determination in  ecological specimens

    3is  of   utmost  importance. A  lot  many  analytical methods such  as  ion-

    3exchange  chromatography,  neutron  activation  analysis,   atomic

    3absorption  spectrometry  (AAS),  cold  vapour  AAS  or flame  atomic

    3absorption  spectrometry-electrothermal  atomization  (AASETA),

    4gravimetry  have  generally  been  utilized   for the  determination  of 

    4trace  amount  of copper  in  aqueous  solutions  and water bodies.Most

    4of   these   methods  suffer  from  many disadvantages such  as  time

    4consuming,   multiple  sample  manipulations,   excessively  costly  and

    4non-applicability  infield  work. Recently,   the potentiometricmethod

    4by  using  an  ion  sensor  or  ion-selective membrane  electrode  is  an

    4alternative,  simple and   low  cost  method for  determination  of 

    4copper. Thus,  in this work,  a new Cu(II)  ion-selective  electrode based

    4on  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  exchange   composite

    4membrane  is prepared  and  characterized for the  potentiometric

    5determination  of   Cu(II).

     Journal  of   Industrial  and  Engineering  Chemistry  xxx  (2015)   xxx–xxx

    *  Corresponding   author.  Tel.:  +91  571  2720323;   fax:  +91  9045462192.

    E-mail  addresses:  [email protected][email protected]   (A.A.  Khan).

    A  R   T  I   C  L   E  I  N  F   O

     Article history:

    Received  23  February  2014

    Received in revised form 18 November 2014

    Accepted  31  December  2014

    Available online xxx

    Keywords:

    Polymer

    Composite  membranes

    Cation  exchanger

    Cu(II)  selective  electrode

    A  B  S  T  R   A  C  T

    Polyurethane-cerium(IV) phosphate composite cation exchangemembraneswereprepared by solution

    casting method in different stoicheometric ratios of polyurethane and cerium(IV) phosphate. The

    structureandmorphology of thepreparedmembraneswere ascertainedby FTIR, SEM, 

    TGA andDTA.The

    membrane having composition 1:2 (PU: cerium(IV) phosphate) shows best results for ion-exchange

    capacity,water content, porosity, thicknessandswelling.The Cu(II)selectiveelectrodewas developedby

    using this membranefor thedetermination of Cu(II) in solutions.The accuracy of theprocedurehasbeen

    tested on drinking water samples spikedwith known amountsof Cu(II) and resultswere comparable to

    those generated by Atomic Absorption Spectrophotometer.

    2015 Published by Elsevier B.V. on behalf of The Korean Society of Industrial and Engineering

    Chemistry.

    G Model

    JIEC  2496   1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.  Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    Contents 

    lists 

    available 

    at 

    ScienceDirect

     Journal of Industrial and Engineering Chemistry

    jou r n  al  h o mepag e:  w ww.elsev ier .co  m  / locate / j iec

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    1226-086X/  2015   Published  by  Elsevier  B.V.   on  behalf   of   The  Korean  Society  of   Industrial  and  Engineering  Chemistry.

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://www.sciencedirect.com/science/journal/1226086Xhttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.elsevier.com/locate/jiechttp://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://www.elsevier.com/locate/jiechttp://www.sciencedirect.com/science/journal/1226086Xhttp://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045mailto:[email protected]:[email protected]://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    2/8

    Experimental

    Reagents  and  chemicals

    For  the  preparation  of   cation  exchange  composite  membranes

    the 

    main 

    chemicals 

    were 

    used: 

    Polyurethane 

    (PU) 

    from 

    Research

    design 

    and 

    standard 

    organization, 

    India, 

    tetrahydofuran, 

    ceric

    sulfate  (Ce(SO4)2.4H2O),  orthophosphoric  acid  (H3PO4)  were  used

    as  received  from  Qualigens  (India  Ltd.).  All  other  reagents  and

    chemicals 

    were 

    of  

    analytical 

    grade 

    (AR).

    Synthesis

    Cerium(IV) 

     phosphate

    Preparation 

    of  

    cerium(IV) 

    phosphate 

    was 

    carried 

    out 

    by 

    taking

    different  ratios  of   0.1  mol  L 1 Ce(SO4)24H2O  (prepared  in

    1  mol  L 1 H2SO4   solution)  and  an  aqueous  solution  of   ortho

    phosphoric 

    acid 

    (prepared 

    with 

    demineralized 

    water) 

    under

    varying 

    conditions 

    given 

    in 

    Table 

    [20,21].

    Preparation  of    polyurethane-cerium(IV)   phosphate  cation  exchange

    composite 

    membrane

    Polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  exchange  compos-ite  membranes  were   prepared   in  various  weight  ratios  of 

    cerium(IV) 

    phosphate 

    with 

    polyurethane 

    by 

    solution 

    casting

    method. 

    500 

    mg 

    polyurethane 

    was 

    dissolved 

    in 

    tetrahydrofuran

    (THF)  at  room  temperature.  A   controlled  amount  of   cerium(IV)

    phosphate  (200, 300, 400, 500, 800  and 1000  mg) were dispersed  in

    to 

    polyurethane 

    solution 

    in 

    THF. 

    Mechanical 

    stirring 

    was 

    applied

    for 

    at 

    least 

    24 

    at 

    room 

    temperature 

    in 

    order 

    to 

    obtain

    homogeneous  cerium(IV)  phosphate  dispersed  polyurethane

    solution.  The  polymer  dispersed  was  cast  on  to  clean  glass  plates

    and 

    kept 

    for 

    48 

    at 

    room 

    temperature 

    to 

    allow 

    complete

    evaporation  of   THF.   The  resultant  composite  membranes  were

    cautiously  peeled  out  of   the  glass  plates  and  rinsed  with  doubly

    distilled 

    water 

    on 

    both 

    sides 

    and 

    dried 

    at 

    room 

    temperature.

    Polyurethane  membrane  was  prepared  with  a  similar  method.  Thedried  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite  membranes

    were   converted  into  H+-form  through  immersion  in  1  mol  L 1

    HNO3 for   2  days  with  occasional  shaking  intermittently  replacing

    the 

    supernatant 

    liquid 

    with 

    fresh 

    mol 

    L 1 HNO3   two  to  three

    times.  The  excess  was  removed  after  several  washings  with  DMW

    and  finally  dried  at  room  temperature.  The  condition  of   prepara-

    tion 

    and 

    the 

    ion-exchange 

    capacity 

    (IEC), 

    of  

    the 

    cation 

    exchange

    composite 

    membranes 

    are 

    given 

    in 

    Table 

    2.

    Ion-exchange  capacity  measurement   (IEC)

    For 

    determination 

    of  

    ion 

    exchange 

    capacities 

    (IECs) 

    of  

    the

    cation  exchange  composite  membranes,  accurately  weighed  dry

    composite 

    membranes 

    were 

    converted 

    in 

    to 

    H+

    -form 

    throughimmersion

     

    in 

    mol 

    L 1HNO3 for  2  days.  Excess  HNO3was  washed

    9off  

    and 

    then 

    the 

    composite 

    membranes 

    were 

    immersed 

    in 

    200 

    mL 

    90.5 

    mol 

    L 1 NaNO3.  The  amount  of   H+ ion

     

    was 

    determined 

    using 

    a

    9titration  with  NaOH;   cation  exchange  values  were   obtained  and

    9expressed  as  mequiv./g  of   dry  exchanger  (In  H+ form).  The  cation

    1exchange 

    composite 

    membrane 

    having 

    maximum 

    ion-exchange

    1capacity 

    (1.79 

    mequiv./g) 

    was 

    selected 

    for 

    further 

    studies.

    1Characterization

    1Fourier  

    transform 

    infra 

    red 

    (FTIR) 

    studies1The  FTIR   spectrum  of   polyurethane  membrane,  cerium(IV)

    1phosphate  and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  ex-

    1change 

    composite 

    membrane 

    were 

    obtained 

    using 

    FTIR 

    1spectrophotometer 

    (Perkin-Elmer, 

    USA, 

    model 

    Spectrum-BX) 

    in

    1the  original  form.

    1Field 

    emission 

    scanning  

    electron 

    microscopy 

    (FE-SEM) 

    studies

    1The 

    surface 

    morphology 

    of  

    the 

    original 

    form 

    of  

    polyurethane,

    1cerium(IV)  phosphate  and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate

    1cation 

    exchange 

    composite 

    membrane 

    were 

    studied 

    by 

    field

    1emission 

    scanning 

    electron 

    microscopy 

    (FE-SEM) 

    using 

    LEO

    1microscope  at  various  magnifications.

    1Thermal 

    studies 1The 

    degradation 

    process 

    and 

    the 

    thermal 

    stability 

    of  

    polyure-

    1thane  membrane   and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation

    1exchange  composite  membranes  were  investigated  by  thermo-

    1gravimetic 

    analysis 

    (TGA) 

    and 

    differential 

    thermal 

    gravimetry

    1(DTG) 

    using 

    thermal 

    analyzer-V2.2A 

    DuPont 

    9900.

    1Physicochemical  characterization  of    polyurethane-cerium  (IV)

    1 phosphate 

    cation 

    exchange 

    composite 

    membranes

    1The  Water  content  (%  total  wet  weight),  porosity,  thickness  and

    1swelling  etc.  were  determined  by  the  same method  as  discussed  in

    1our 

    previous 

    studies 

    [12–14]. 

    Those 

    membrane 

    which 

    exhibited

    1good 

    surface 

    qualities 

    like 

    porosity, 

    thickness 

    and 

    swelling 

    etc.

    1were   selected  for  further  investigation.

    1Fabrication 

    of  

    ion-selective 

    membrane 

    electrode

    1Fabrication  and  conditioning  of   the  ion-selective  membrane

    1electrode 

    was 

    done 

    by 

    the 

    same 

    method 

    as 

    we 

    have 

    described

    1previously 

    [12–14]. 

    The 

    membrane 

    sheet 

    of  

    0.20 

    mm 

    thickness 

    as

    1obtained  by  the  above  procedure  was  cut  in  the  shape  of   disk  and

    1mounted  at  the  lower  end  of   a  Pyrex  glass  tube  (outer  diameter

    10.8 

    cm, 

    internal 

    diameter 

    0.6 

    cm) 

    with 

    araldite. 

    Finally, 

    the

    1assembly 

    was 

    allowed 

    to 

    dry 

    in 

    air 

    for 

    24 

    h. 

    The 

    glass 

    tube 

    was

    1filled  with  0.1  mol  L 1 Cu(II)  solution.  Electrode  was  then

    1equilibrated  with  Cu(II)  solution  (0.1  mol  L 1)  for  5–7  days.  The

    1tube 

    was 

    filled 

    3/4th 

    with 

    cupric 

    sulphate 

    solution 

    (0.1 

    mol 

    L 1)

    1and 

    then 

    immersed 

    in 

    beaker 

    containing 

    the 

    test 

    solution 

    of 

     Table  1

    Conditions  of   preparation  and  the  ion-exchange  capacity  of   cerium(IV)phosphate

    cation  exchanger.

    Sample

    code

    Mixing  volume   ratios  (%)  Appearance

    of   the

    sample

    Na+ ion-exchange

    capacity  in

    (mequiv./g)

    Cerium

    sulphate

    (stock  solution)

    Ortho-phosphoric

    acid

    CP-1   1  1  (2 mol L 1)   Light  yellow  1.14

    CP-2   2  1  (2 mol L 1)   Light  yellow  1.02

    CP-3   3  1  (2 mol L 1)   Light  yellow  0.94

     Table  2

    Conditions  of   preparation  and  ion-exchange  capacity  of   various  Polyurethane-

    cerium(IV)  phosphate  cation-exchange  composite  membranes.

    Membrane

    no.

    Amount   of 

    polyurethane

    (PU)   in  mg

    Amount  of 

    cerium(IV)

    phosphate

    (mg)

    Amount   of 

    tetrahydofuran

    (T.H.F)  in  ml

    Stirring

    time  (h)

    Ion-exchange

    capacity

    (mequiv./g)

    PUCPM-1   500  200  50  24  0.95

    PUCPM-2   500  300  50  24  1.16

    PUCPM-3 

    500 

    400 

    50 

    24 

    1.19PUCPM-4   500  500  50  24  1.24

    PUCPM-5   500  800  75  24  1.34

    PUCPM-6  500  1000   75  24  1.79

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx2

    G Model

    JIEC  2496  1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.   Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    3/8

    varying  concentration  of  Cu(II)  ion,  keeping  the  level  of   inner filling

    solution 

    higher 

    than 

    the 

    level 

    of  

    the 

    test 

    solution 

    to 

    avoid 

    any

    reverse  diffusion  of   the  electrolyte.

    Potential  measurements

    saturated 

    calomel 

    electrode 

    (SCE) 

    was 

    inserted 

    in 

    the 

    tube 

    for

    electrical  contact  and  another  saturated  calomel  electrode  (SCE)

    was  used  as  external  reference  electrode.  All  the  potential

    measurements 

    were 

    carried 

    out 

    using 

    the 

    following 

    cell 

    assembly:

    SCEj0:1  mol  L 1CuðIIÞjjMembranejjtest  solutionjSCE

    Potentiometric  measurements  were  observed  for  a  series  of 

    standard  solutions  of   cupric  sulphate  (1010 to  101mol  L 1),

    prepared   by  gradual  dilution  of   the  stock  solution,  as  described  by

    IUPAC   Commission  for  Analytical  Nomenclature  [22].  Potential

    measurements  were  made  in  unbuffered  solutions  to  avoid

    interference  from  any  foreign  ion.  In  order   to  study  the

    characteristics  of   the  electrode,  the  following  parameters   were

    evaluated:  lower  detection  limit,  slope  response  curve,  response

    time   and  working  pH  range.  The  calibration  graphs  were  plotted.

    Characteristics 

    of  

    the 

    electrode

    The  characteristics  of   the  fabricated  membrane  electrode,  for

    example, 

    effect 

    of  

    pH, 

    response 

    time, 

    potentiometric 

    selectivity

    coefficient  and  storage  of   electrodes  were  measured  by  the

    methods  as  described  earlier  [12–14].

    1Effect   of    pH 

    1pH 

    solution 

    ranging 

    from 

    to 

    13 

    were 

    prepared 

    at

    11    103mol  L 1 constant  ion  concentration.  The  value  of   elec-

    1trode   potential  at  each  pH  was  recorded  and  plot   of   electrode

    1potential  versus  pH  was  plotted.

    1The 

    response 

    time

    1The  method   of   determining  response  time  in  the  present  work

    1is  being  outlined  as  follows:  The  electrode  is  first  dipped   in  a

    11    103mol  L 1 solution  of   cupric  sulphate  and  then  10  fold

    1higher 

    concentrations. 

    The 

    potential 

    of  

    the 

    solution 

    was 

    read 

    at

    1zero   second;   just  after  dipping  of   the  electrode  in  the  second

    1solution  and  subsequently  recorded   at  the  intervals  of   10  s.  The

    1potentials 

    were 

    then 

    plotted 

    vs. 

    the 

    time.

    1Potentiometric   selectivity  coefficient   of   interfering   anions

    1One  of   the  most   important  characteristics  of   a  membrane

    1sensor 

    is 

    its 

    response 

    for 

    the 

    primary 

    ion 

    in 

    the 

    presence 

    of  

    other

    1foreign 

    ions, 

    which 

    is 

    measured 

    in 

    terms 

    of  

    the 

    potentiometric

    1selectivity  coefficient  (K  ABpot).  In  the  present  work  we  used  the

    1mixed  solution  method  [23].  The  selectivity  coefficient  was

    1calculated 

    using 

    the 

    equation 

    given 

    below:

    K v AB ¼  a A

    ðaBÞ zA= zB

      (1)

    11where 

    a A and  aB activities  of  primary  and  interfering  ion  and  zA  and

    1 zB  are  charges  on  the  ions.

    Fig.  1.  FTIR   spectra  of   polyurethane  (a),  cerium(IV)phosphate  (b)  and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  exchange  composite  membrane  (c).

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx  3

    G Model

    JIEC  2496   1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.  Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    4/8

    Storage 

    of  

    electrodes

    The  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite  membrane

    electrode  was  stored  in  distilled  water  when  not  in  use  for  more

    than 

    one 

    day. 

    It 

    was 

    activated 

    with 

    (0.1 

    mol 

    L 1) 

    Cu(II) 

    solution 

    by

    keeping 

    immersed 

    in 

    it 

    for 

    h, 

    before 

    use, 

    to 

    compensate 

    for 

    any

    loss  of   metal  ions  in  the  membrane  phase  that  might  have  taken

    place 

    due 

    to 

    long 

    storage 

    in 

    distilled 

    water. 

    Electrode 

    was 

    thenwashed 

    thoroughly 

    with 

    DMW 

    before 

    use.

    Results  and  discussion

    Various 

    samples 

    of  

    organic–inorganic 

    polyurethane-cerium(IV)

    phosphate 

    cation 

    exchange 

    composite 

    membranes 

    were 

    prepared

    by  solution  casting method  under  different  stoichiometric  ratios.  A

    variety  of   cation  exchange  composite  membranes  by  varying  the

    stoichiometry 

    between 

    polyurethane 

    and 

    cerium 

    (IV) 

    phosphate

    were 

    prepared, 

    but 

    highest 

    ion-exchange 

    capacity 

    was 

    observed 

    in

    1:2  stoichiometry  (Table  2).  The  cation  exchange  membrane

    (sample  PUCPM-6)  possessed  better  Na+ ion  exchange  capacity

    (1.79 

    mequiv./g) 

    as 

    compared 

    to 

    the 

    inorganic 

    particles 

    (sample

    CP-1) 

    of  

    cerium(IV)phosphate 

    (1.14 

    mequiv./g) 

    [20,21]. Due 

    to

    Fig.  2.  SEM  image  of   pure   polyurethane  (a),  cerium(IV)  phosphate  (b)  and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite  membrane  at  different  magnifications  (c).

    0  10  20  30  40  50  60  70  80  90

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

       I  n   t  e  n  s   i   t  y   (  a .  u .   )

    2Theta (Degree)

    Polyurethane

    Polyurethane-ce(IV)phosphate

    Fig.  3.  X-ray  diffraction  pattern  of   polyurethane  and  polyurethane-cerium(IV)

    phosphate 

    cation 

    exchange 

    composite 

    membrane.

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx4

    G Model

    JIEC  2496  1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.   Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    5/8

    higher  ion  exchange  capacity,  and  thermal  stabilities,  sample

    PUCPM-6  (Table  2)  was  selected  for  further  studies.

    The  FTIR   spectra  of   polyurethane,  cerium(IV)phosphate,  and

    polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  exchange  composite

    membrane   are  shown  in  Fig.  1. In  the  polyurethane  spectrum,  the

    absorption 

    band 

    at 

    3333 

    cm1 corresponds 

    to 

    NH 

    stretching. 

    The

    sharp  peaks  at  2874  cm1 and 2959   cm1 are  associated with –CH2stretching,  while  other  modes  of   –CH2 vibrations  are  identified  by

    the 

    bands 

    at 

    1457, 

    1415, 

    1311, 

    and 

    1228 

    cm1. 

    In 

    addition, 

    the

    absorption 

    band 

    at 

    1735 

    cm1 is 

    associated 

    with 

    C55O group   in

    polyurethane. The  group  of  NH  vibrations  is  identified by  the bands

    at  1532   cm1.  The  band  at  1703  cm1 is  assigned  to  hydrogen

    bonding 

    between 

    N–H 

    and 

    C55O   groups  in  the  hard  segment  and

    the  ester  or  ester-oxygen  groups  of   the  soft  segments  of   urethanelinkage.  The  presence  of   cerium(IV)  phosphate  in  the  polyure-

    thane-cerium(IV)  phosphate  composite  membrane   is  further

    2strengthen  from  the  presence  of   broad  band  at  3137  cm1 which

    2may  be  due  to  the  vibration  of   hydroxyl  groups,  the  broadness  of 

    2this  hump  may  also  be  due  to  the  presence  of   occluded  water

    2molecule.  The  band  between  1200  and  800  cm1 with  a  peak   of 

    2intensity  at  1066  cm1 may  be  assigned  to  symmetric  and

    2antisymentric 

    stretching 

    of  

    the 

    P–O 

    bond 

    in 

    PO3   groups  [24].

    (a)

    (b)

    T e m p C e l

    700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.0

       T   G

       %

    10 0 .0

    90.0

    80.0

    70.0

    60.0

    50.0

    40.0

    30.0

    20.0

    10 .0

    0 .0

       T   G

       %

    10 0 .0

    9 0 .0

    8 0 .0

    7 0 .0

    6 0 .0

    5 0 .0

    .0

    3 0 .0

    2 0 .0

    10 .0

    0 .0

       D

       T   G

      m  g   /  m   i  n

    1.0 0 0

    0 .5 0 0

    0 .0 0 0

    -0 .5 0 0

    -1.0 0 0

    -1.5 0 0

    -2 .0 0 0

    T e m p C e l

    7 0 0 . 06 0 0 . 05 0 0 . 04 0 0 . 03 0 0 . 02 0 0 . 01 0 0 . 0

       T   G   %

    10 0 .0

    9 5 .0

    9 0 .0

    8 5 .0

    .0

    7 5 .0

    7 0 .0

    6 5 .0

    6 0 .0

    5 5 .0

    5 0 .0

    4 5 .0

       T   G   %

    10 0 .0

    9 5 .0

    9 0 .0

    8 5 .0

    .0

    7 5 .0

    7 0 .0

    6 5 .0

    6 0 .0

    5 5 .0

    5 0 .0

    4 5 .0

       D   T   G  u  g   /  m   i  n

    2 0 0 .0

    10 0 .0

    .0

    -10 0 .0

    -2 0 0 .0

    -3 0 0 .0

    -4 0 0 .0

    Fig.  4.  TGA  and  DTA  curves  of   polyurethane  (a)   and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  exchange  composite  membrane  (b).

     Table  3

    Physicochemical  characterization  of   Polyurethane-cerium(IV)phosphate  cation

    exchange  composite  membranes.

    Membrane  No.  Thickness  (mm)  Total  wet

    weight  (%)

    Porosity  Swelling  (%)

    PUCPM-1   0.165  1.906  0.0019  0.3412

    PUCPM-2   0.174  1.813  0.0021  0.3682

    PUCPM-3   0.182  1.983  0.0022  0.4352

    PUCPM-4   0.194  1.997  0.0021  0.4561

    PUCPM-5   0.199  1.772  0.0023  0.5672

    PUCPM-6  0.201  1.476  0.0017  0.1201

    12  10 8 6 4  2  0

    300

    350

    400

    450

    500

    550

       E   l  e  c   t  r  o   d  e   P  o   t  e  n   t   i  a   l   (  m   V   )

    -log [Cu2+

    ]

    Fig.  5.  Calibration  curve  for  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation  exchange

    composite 

    membrane 

    (PUCPM-6) 

    electrode 

    in 

    aqueous 

    solution 

    of  

    Cu(NO3)2.

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx  5

    G Model

    JIEC  2496   1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.  Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    6/8

    Compared   with  Fig.  2(a),  some   peaks  are  shifted  in  the  polyure-

    thane-cerium(IV)  phosphate  composite  membrane  from  1228,

    1415,  609,  508  cm1,   to  1224,  1401,  616,  539  cm1 respectively,

    indicating  the  formation  of   polyurethane-cerium(IV)  phosphate

    composite  membrane.

    Fig.  2(a–c)  shows  the  FE-SEM   image  of   pure  polyurethane,

    cerium(IV)  phosphate  and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate

    composite  membrane  at  different  magnifications,  indicating  the

    binding  of   inorganic  material,  i.e.  silica  gel  with  organic  polymer,

    i.e.  polyurethane.  The  pictures  showed  that  the  difference  in

    surface  morphology  of   organic  polymer,   inorganic  material  and

    composite  membrane.  It  has  been   revealed  that  after  binding  of 

    polyurethane  with  cerium(IV)  phosphate,  the  morphology  has

    been  changed.  It  is  also  observed  in  Fig.  2(c)  that  the  prepared

    organic-inorganic  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite

    membrane   is  homogeneous  and  dense.

    Fig.  3  illustrates  the  diffractograms  of   pure  polyurethane  and

    polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite  membrane  in  the

    2u  range  between  58 and  808. In  the  diffractogram  of   pure

    polyurethane  there  are  no  sharp diffraction  peaks,  confirming  their

    amorphous nature. The polyurethane  is known  to be  an  amorphous

    polymer  and  shows  a  broad  diffraction  peak  at  2u values  10–308.

    On  the  addition  of   cerium(IV)phosphate  in  the  polyurethane

    matrix,  the  intensity  of   the  peak  10–308  become  shifted.  These

    intensity  changes  in  the  composite  membrane   due  to  the

    interaction  between  polyurethane  and  cerium(IV)phosphate  andsome   small  peaks  are  situated  in  the  diffractogram  of   polyure-

    thane-cerium(IV)  phosphate  composite  membrane  at  2u  values

    28.28, 32.18, 428 

    and 

    488.

    Fig.  4  shows  the  thermogravimetric  stability  data   of   polyure-

    thane  and  polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite  mem-

    brane. 

    It 

    can 

    be 

    concluded 

    from 

    this 

    figure 

    that 

    the 

    thermal

    2stability  of   polyurethane-cerium(IV)  phosphate  composite  mem-

    2brane  is  higher  than  that  of   pure   polyurethane.  At  800  8C the2percentage  of   residual  weight  of   polyurethane  and  polyurethane-

    2cerium(IV)  phosphate  composite  membrane  is  0.00%  and  44.00%

    2respectively.  Therefore  the  addition  of   cerium(IV)  phosphate

    2cation  exchanger  improves  the  thermal  stability  of   composite

    2membrane.

    2The  thickness,  swelling,  porosity, water  content  capacity,  etc.  of 

    2the  polyurethane-cerium  (IV)  phosphate  cation  exchange  com-

    2posite membrane was  investigated  and  the  results  are  summarized

    2in  Table  3. Thus,  the  low  orders   of   water  content,  swelling  and

    2porosity  with  less  thickness  of   this  membrane  suggest  that  the

    2interstices are negligible  and diffusion across  the membrane would

    2occur  mainly  through  the  exchange  sites.  Hence,  membrane

     Table  4

    Potentiometric  response  of   five  independent  polyurethane-cerium(IV)phosphate

    membrane  electrodes  for  Cu2+.

    Electrode  Nerstian  slope

    (mV/decade)

    (n= 6)

    Linear  range  RSD  (%)

    (n = 6)

    1  30.00  1  101 to  1  108molL 1 1.5

    2 29.96  1  101 to  1  108molL 1 1.6

    3 29.95  1  101 to  1  108molL 1 1.5

    4 29.95 

     

    10

    1

    to 

     

    10

    8

    molL 

    1

    1.55 29.96  1  101 to  1  108molL 1 1.8

    0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10

    380

    400

    420

    440

    460

    480

    500

       E   l  e  c   t  r  o   d  e   P  o   t  e  n   t   i  a   l   (  m   V   )

    pH

    Fig.  6.  Effect  of   pH  on  electrode   potential  of   polyurethane-cerium(IV)  phosphate

    cation 

    exchange composite 

    membrane 

    (PUCPM-6)) 

    electrode 

    at 

     

    10

    3

    Cu

    2+

    ion.

    0  10  20  30  40  50  60

    400

    405

    410

    415

    420

    425

    430

    435

    440

       E   l  e  c   t  r  o   d  e   P  o   t  e  n   t   i  a   l   (  m   V   )

    Time (Sec)

    Fig.  7.  Dynamic  response  time  of   polyurethane-cerium(IV)  phosphate  cation

    exchange  composite  membrane  electrode  for  Cu2+ ions.

     Table  5

    The  selectivity  coefficient  of   various  interfering  cations  for  Cu2+ selective

    polyurethane-cerium(IV)  phosphate  membrane  electrode.

    Interfering  ion  (Mn+)  Selectivity

    coefficients  (K MSM)

    K+ 2.8  103

    Na+ 1.89  103

    Mg2+ 5.5  103

    Ca2+ 2.9  103

    Mn2+ 2.15  103

    Fe2+ 1.56  104

    Zn2+ 0.98  104

    Cd2+ 0.87  104

    Pb2+ 1.30  105

    Hg2+ 0.56  105

     Table  6

    Determination  of   Cu2+ added  to  a  drinking  water  sample  containing  different

    concentrations  of   copper.

    Added

    Cu2+

    (mgL 1)

    Detected

    Cu2+ by

    membrane

    electrode

    (mg L 1)

    RSD   (%)

    (n = 5)

    Recovery

    by  membrane

    electrode  (%)

    Detected

    Cu2+ By  AAS

    (mg L 1)

    RSD  (%)

    (n= 5)

    Recovery

    by  AAS  (%)

    2.0  1.88  1.05  94.00  1.93   1.01  96.00

    4.0  3.76  1.11  94.00  3.82   1.03  95.50

    6.0  5.69  1.07  94.83  5.75   1.01  95.88

    8.0  7.62  1.08  95.25  7.80   1.02  97.50

    10.0  9.69  1.04  96.90  9.81   1.03  98.10

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx6

    G Model

    JIEC  2496  1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.   Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    7/8

    sample  PUCPM-6  (thickness  0.201  mm)  was  selected  for  the

    preparation  of   an  ion-selective  electrode  for  further  studies.

    Performance 

    of  

    Cu(II) 

    selective 

    membrane 

    electrode

    Working   concentration  range  and  slope

    Using 

    the 

    optimized 

    membrane 

    composition 

    described 

    above,

    the  potentiometric  response  of   the  membrane   electrode  was

    studied  for  Cu2+ in  the  concentration  range  of   1012mol  L 1 to

    101mol 

    L 1 at 

    25 

    8C 

    as 

    shown 

    in 

    Fig. 

    5. The 

    results 

    showed 

    a

    Nernstian 

    response 

    of  

    30.00 

    mV/decade 

    of  

    Cu2+ concentration, 

    and

    the  wide  linear  range  within  the  concentration  range  from108mol  L 1 to  101mol  L 1 of   Cu2+ ions.  All  the  potentiomertic

    measurements 

    were 

    conducted 

    number 

    of  

    times 

    (n 

    10) 

    to 

    check

    the 

    reproducibility 

    of  

    the 

    results. 

    EMFs 

    were 

    plotted 

    against 

    log 

    of 

    activities  of   copper  ions  and  calibration  curves  were   drawn  for  five

    sets  of   experiments.  The  relative  standard  deviation  (RSD)   of   a

    single 

    electrode 

    (within 

    electrode 

    variation) 

    was 

    also 

    determined.

    The 

    relative 

    standard 

    deviation 

    (RSD) 

    of  

    single 

    electrode 

    was

    found  to  be  1.5%,  shows  good  reproducibility  behavior  and  the

    homogenous  nature  of   the  proposed  membrane  electrode.  The

    detection 

    limit 

    of  

    membrane 

    electrode 

    was 

    determined 

    according

    to 

    IUPAC 

    recommendations 

    from 

    the 

    intersection 

    of  

    two 

    extrapo-

    lated  linear  portions  of   the  curve  [25]  and  was  found  to  be

    1    108.

    The  reproducibility  of   the  optimized  membrane   electrode  wasalso

     

    studied 

    by 

    measuring 

    the 

    potentiometric 

    response 

    of  

    five

    independent  Cu2+ ion  selective  membrane  electrodes  with  the

    same  composition.  These measurements were  additionally  done   in

    six 

    replicates. 

    The 

    relative 

    standard 

    deviation 

    (between 

    electrode

    variations), 

    slope 

    and 

    linear 

    range 

    were 

    investigated 

    and 

    the

    results  are  summarized  in  Table  4.

    Effect  

    of  

     pH  

    on 

    electrode 

     potential 

    and 

    response 

    time

    The 

    pH 

    effect 

    on 

    the 

    potential 

    response 

    of  

    the 

    electrode 

    was

    measured  for  1    103mol  L 1 Cu2+ ion  concentration  at  different

    pH  values.  The  pH was  adjusted with hydrochloric  acid  and  sodium

    hydroxide. 

    Fig. 

    depicts 

    that 

    the 

    pH 

    dependence 

    of  

    the 

    potential 

    is

    insignificant 

    in 

    the 

    pH 

    range 

    2.5–6.5 

    which 

    can 

    be 

    taken 

    as 

    a

    working 

    pH 

    range 

    for 

    the 

    electrode. 

    Another 

    important 

    factor 

    is 

    thepromptness

     

    of  

    the 

    response 

    of  

    the 

    ion-selective 

    membrane

    electrode. 

    The 

    average 

    response 

    time 

    is 

    defined 

    as 

    the 

    time

    required  for  the  electrode  to  reach  a  stable  potential.

    The  response  time  in  contact  with  1    103mol  L 1 Cu2+

    solution 

    was 

    determined, 

    and 

    the 

    results 

    are 

    shown 

    in 

    Fig. 

    7. It

    is 

    clear 

    from 

    the 

    figure, 

    that 

    the 

    response 

    time 

    of  

    the 

    membrane 

    is

    14  s.

    Lifetime  and  durability  of   the  ion-selective  electrode  is  one  of 

    the 

    important 

    factors 

    in 

    choosing 

    the 

    appropriateness 

    of  

    ion-

    selective 

    electrode. 

    Durability 

    of  

    the 

    proposed 

    ion-selective

    membrane   electrode  was  evaluated  by  monitoring  the  change  in

    the  slope  and  linear  range  with  time.  These  measurements  were

    also  done  in  six  replicates.  The  lifetime  of   the  electrode  was

    determined 

    by 

    reading 

    its 

    potentials 

    and 

    plotting 

    the 

    calibration

    3curves  for  a  period  of   6  months,  while  this  period  the  electrode

    3were  used  extensively  (one  hour  per  weeks).  During  this  time  no

    3significant 

    changes 

    in 

    the 

    slope 

    were 

    observed. 

    Thus, 

    The

    3membrane 

    electrode 

    could 

    be 

    successfully 

    used 

    up 

    to 

    months

    3without  any  notable  drift  in  potential  during  which  the  potential

    3slope  is  reproducible  within  1  mV  per  concentration  decade.

    3Whenever 

    drift 

    in 

    the 

    potential 

    is 

    observed, 

    the 

    membrane 

    is 

    re-

    3equilibrated  with  0.1  mol  L 1 cupric  sulfate  solutions  for  3–4  days.

    3Potentiometric  

    selectivity

    3The  selectivity  behavior  is  obviously  one  of   the  important3characteristics  of   the  ion-selective  electrodes,  determining  wheth-

    3er 

    reliable 

    measurement 

    in 

    the 

    target 

    sample 

    is 

    possible 

    or 

    not. 

    The

    3selectivity 

    preference 

    of  

    the 

    membrane 

    for 

    an 

    interfering 

    ion

    3relative  to  Cu2+ was  determined  by  the  mixed  solution  method

    3(MSM).  It  is  evident  from  Table  5  that  most   of   the  interfering  ions

    3showed 

    low 

    values 

    of  

    selectivity 

    coefficient, 

    indicating 

    no

    3interference 

    in 

    the 

    performance 

    of  

    the 

    membrane 

    electrode

    3assembly.  Such  remarkable  selectivity  of   the  proposed  ion-

    3selective  electrode  over  other  ions  reflects  the  high  affinity  of 

    3the 

    membrane 

    toward 

    the 

    Cu2+ ions.

    3 Accuracy

    3The  proposed   membrane  electrode  was  found  to  work   well3under

     

    laboratory 

    conditions. 

    To 

    evaluate 

    the 

    accuracy, 

    an 

    Cu2+ ion

    3selective  electrode  was  satisfactorily  applied  for  the  determination

    3of   Cu2+ ions  in  various  samples  of   drinking  water  containing

    3different 

    amount 

    of  

    Cu2+ spiked 

    with 

    increasing 

    known 

    concen-

    3tration 

    of  

    Cu2+ ranging 

    from 

    to 

    10 

    mg 

    L 1, 

    Each 

    sample 

    was

    3analyzed  in  five  replicate  measurements  by  membrane  electrode

    3and  the  results  was  tested  by  the  standard  addition  method.  The

    3results 

    are 

    given 

    in 

    Table 

    6, shows 

    that 

    the 

    amount 

    of  

    Cu2+

    3recovered 

    with 

    the 

    help 

    of  

    the 

    membrane 

    electrode 

    is 

    in 

    good

    3agreement  with  that  determined  by  atomic  absorption  spectros-

    3copy   (AAS),   thereby  reflecting  the  utility  of   the  proposed   method

    3for 

    the 

    analysis 

    of  

    real 

    water 

    samples.

    3Table 

    compares 

    the 

    working 

    concentration 

    range, 

    response

    3time, 

    life 

    time, 

    pH 

    range 

    and 

    detection 

    limit 

    of  

    the 

    proposed3electrode

     

    with 

    other 

    reported 

    Cu2+ ion-selective 

    electrode 

    [26–29].

    3The 

    results 

    clearly 

    indicated 

    the 

    superiority 

    of  

    the 

    proposed

    3electrode  in  terms  of   linear  range,  pH,  response  behavior  and

    3detection  limit.

    3Conclusion

    3The  proposed   potentiometric  sensor  of   polyurethane-ceriu-

    3m(IV) 

    phosphate 

    composite 

    membrane 

    showed 

    good 

    operating

    3characteristics 

    including 

    Nernstian 

    response, 

    reasonable 

    detection

    3limit,  relatively  high  selectivity,  wide  dynamic  range  and  fast

    3response.  These  characteristics  and  the  typical  applications

    3presented 

    in 

    this 

    paper 

    makes 

    this 

    sensor 

    suitable 

    for 

    measuring

    3Cu(II) 

    content 

    in 

    real 

    samples 

    without 

    significant 

    interaction

     Table  7

    Comparison  of   the  proposed  Cu(II)   ion  membrane  electrode  with  the  reported  electrodes.

    Refs.  Electroactive  material  Response

    time  (s)

    Linear  range  pH  range  Nerstian  slope

    (mV/decade)

    Detection  limit

    [26]   Diaminopyridine  and  o-vanilin

    Schiff   base

    30 s  105 to  101mol L 1 1.0–5.3  29.6   4.7  106mol L 1

    [27]   Dithiane,2-(4-methoxyphenyl)  5 s  105 to  102mol L 1 1.3–5.5  29.5  1 1  106molL 1

    [28]   Quinolinoxymethyl)-trimethylbenzene  30 s  106 to  101mol L 1 1.0–6.0  30  4.0  107molL 1

    [29]   Tetrathiabicyclo[9.2.1]  tetradeca-diene  10 s  106 to  101mol L 1 0.6–6.0  28 1 3.2  107mol L 1

    Present 

     work  

    Polyurethane-cerium(IV) 

    phosphate 

    14 

    1.0 

     

    10

    8

    to 

    1.0 

     

    10

    1

    mol 

    1

    2.5–6.5 

    30.00 

    1.0 

     

    10

    8

    molL 

    1

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx  7

    G Model

    JIEC  2496   1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.  Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

  • 8/17/2019 Baig 2015

    8/8

    from   cationic  species.  A  comparison  between  the  response

    characteristics 

    of  

    the 

    proposed 

    potentiometric 

    sensor 

    and 

    those

    of   previously  reported  Cu  (II)  ion-selective  electrode  indicated  that

    the  present  sensor  is  invariably  superior.

     Acknowledgements

    The 

    author 

    Dr. 

    Umair 

    Baig 

    gratefully 

    acknowledges 

    to

    University 

    Grant 

    Commission, 

    Government 

    of  

    India, 

    [42-336/2013  (SR)]  for  financial  support  and  Department  of   Applied

    Chemistry,  Z.H.  College  of   Engineering  and  Technology,  A.M.U.,

    (Aligarh)  for  providing  research  facilities.  The  support  of   this  work

    by  KFUPM  through  the  project  #  R15-CW-11  (MIT-13104,  13105)

    under  the Center of   Excellence  for Scientific Collaboration with MIT

    is  also  gratefully  acknowledged.

    References

    [1] Y. Xiuhua, M. Yingfeng, Yuezhong, ACS Appl. Mater. Interfaces 5 (2013)1414–1422.

    [2] S.M. Hosseini, M. Askari, P. Koranian, S.S. Madaeni, A.R. Moghadassi, J. Ind.Q2 Eng.Chem. (2013) (in press).

    [3] M.K. Arsalan, M.A. Mohammad, A. Rafiuddin, Desalination 318 (2013) 97–106.[4] T.S. Chung, L.Y. Jian, Y. Li, S. Kulprathipanja, Prog. Polym. Sci. 32 (2007) 483–507.[5] A. Khan, A.M. Asiri, M.A. Rub, N. Azum, A.A.P. Khan, S.B. Khan, M.M. Rahman, I.

    Khan, Composites Part B 45 (2013) 1486–1490.

    3[6] C.F. Nørgaard, U.G. Nielsen, E.M. Skou, Solid State Ionics 213 (2012) 76–82.3[7] B.P. Tripathi, V.K. Shahi, Prog. Polym. Sci. 36 (2011) 945–979.3[8] J.X. Leong,W.R.W. Daud,M.Ghasemi, K.B. Liew,M. Ismail, Ren. Sust. Ener.Rev. 283(2013) 575–587.4[10] V.V. Volkov, T.A. Kravchenko, I .R. Vyacheslav, Rus. Chem. Rev. 82 (2013)4465–482.4[11] X. Zuo, S. Yu, W. Shi, Desalination 290 (2012) 83–88.4[12] A.A. Khan, U. Baig, J. Ind. Eng. Chem. 18 (2012) 1937–1944.4[13] A.A. Khan, U. Baig, Desalination 319 (2013) 10–17.4[14] A.A. Khan, U. Baig, Desalination 289 (2012) 21–26.4[15] A.A. Khan, U. Baig, M. Khalid, J. Ind. Eng. Chem. 4 (2013) 1226–1233.

    4[16] A.A. Khan, L. Paquiza, J. Ind. Eng. Chem. 6 (2014) 4261–4266. 4[17] A.A. Khan, L. Paquiza, J. Ind. Eng. Chem. (2014) (in press).4[18] N. Wang, C. Wu, Y. Cheng, T. Xu, Inter. J. Pharma 408 (2011) 39–49.4[19] S.D. Faust, O.M. Aly, Adsorption Processes for Water Treatment, Butterworth,4London, 1987.4[20] A.A. Khan, U. Baig, Composites B 56 (2014) 862–868.4[21] A.A. Khan, R. Ahmad, A. Khan, P.K. Mondal, Am. J. Chem. 157 (2011) 122–129.4[22] Recommendation for publishing manuscripts on ion-selective electrodes (pre-4pared for publication by G.G. Guilbault), Commission on Analytical Nomencla-4ture, Analytical chemistry Division, IUPAC, Ion-Sel El Rev 1969;1:139.4[23] A.K. Jain, R.P. Singh, C. Bala, Anal. Lett. 15 (1982) 1557–1563.4[24] Peahkovaskii VV, Melnikova RY, Dzyuva ED. Atlas of Infra red spectra of phos-4phate, orthophosphate. Moscow: Nauka; 1985.4[25] Y. Umezawa, K. Umezawa, H. Sato, Pure Appl. Chem. 67 (1995) 507.4[26] L.P. Singh, J.M. Bhatnagar, Talanta 64 (2004) 313–319.4[27] A. Abbaspour, M.A. Kamyabi, Anal. Chim. Acta 455 (2002) 225–231.4[28] S.K. Mittal, S.K.A.Kumar, N. Gupta, S. Kaur, S. Kumar,Anal.Chim.Acta 585 (2007)4161–170.4[29] M.H. Mashhadizadeh,A. Mostafavi, R. Razavi, M. Shamsipur, Sens. ActuatorsB 86

    4(2002) 222–228.

    U.  Baig,   A.A.  Khan   /   Journal  of   Industrial  and  Engineering   Chemistry   xxx  (2015)   xxx–xxx8

    G Model

    JIEC  2496  1–8

    Please  cite  this  article  in  press  as:  U.  Baig,  A.A.   Khan,   J.  Ind.   Eng.  Chem.  (2015),  http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045

    http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2014.12.045