一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法，包括：提供電化學(xué)檢測設(shè)備，所述電化學(xué)檢測設(shè)備包括工作電極、對電極與參比電極，所述工作電極為不銹鋼電極；將含有重金屬離子的待測溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處理，再用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與峰電流值，對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到重金屬離子的種類及含量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以不銹鋼電極作為工作電極，可同時檢測多種重金屬離子，不僅材料方便易得，器件成本低，同時提高了檢測的選擇性。
【專利說明】
一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電化學(xué)分析是以參與反應(yīng)物質(zhì)的一些電化學(xué)性質(zhì)（如電流、電量、電位和電導(dǎo)等） 與已知該物質(zhì)的某些量的關(guān)系為依據(jù)，對待測物質(zhì)進行定性或定量的一種常見的分析方 法，其具有高靈敏度、操作方便、線性范圍寬、所用儀器設(shè)備簡單、分析速度快、背景噪聲小、 價廉等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、藥物分析、生物分析檢測、食品科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等諸 多領(lǐng)域。
[0003] 目前，汞膜電極和滴汞電極一直是電化學(xué)方法在微量元素檢測中的常用電極，但 是由于汞的毒性使其應(yīng)用受到限制，許多人正在研究新的固體電極來代替汞膜電極，如:金 電極、銥?zāi)る姌O和綠色無污染的鉍膜電極等。但這些電極或者成本較高，或者需要進行進一 步的處理也會導(dǎo)致成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬 離子的方法，該方法器件成本較低且選擇性較高。
[0005] 本發(fā)明提供了一種不銹鋼工作電極在電化學(xué)分析法檢測重金屬離子中的應(yīng)用。
[0006] 優(yōu)選的，所述電化學(xué)分析法為方波陽極溶出伏安法。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法，包括：
[0008] 提供電化學(xué)檢測設(shè)備，所述電化學(xué)檢測設(shè)備包括工作電極、對電極與參比電極，所 述工作電極為不銹鋼電極；
[0009] 將含有重金屬離子的待測溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處 理，再用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與峰電流值，對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，得 到重金屬離子的種類及含量。
[0010] 優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線按照以下方法得到：
[0011] 將含有重金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處 理，再用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與峰電流值，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0012] 優(yōu)選的，所述對電極為金電極或鉑電極;所述參比電極為Ag/AgC 1電極或甘汞電 極。
[0013] 優(yōu)選的，所述沉積電位為-0.8~-I. IV;所述預(yù)處理的時間為60~360s。
[0014] 優(yōu)選的，所述預(yù)處理的過程中對待測溶液進行攪拌;所述攪拌的速度為100~1500 轉(zhuǎn)/分鐘。
[0015] 優(yōu)選的，所述方波陽極溶出伏安法進行掃描的電位增量為0.001~0.0 lV;掃描振 幅為0.001~0.1V;頻率為5~30Hz。
[0016] 本發(fā)明提供了一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法，包括:提供電化學(xué) 檢測設(shè)備，所述電化學(xué)檢測設(shè)備包括工作電極、對電極與參比電極，所述工作電極為不銹鋼 電極;將含有重金屬離子的待測溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處理，再 用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與峰電流值，對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到重金 屬離子的種類及含量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以不銹鋼電極作為工作電極，可同時檢測多 種重金屬離子，不僅材料方便易得，器件成本低，同時提高了檢測的選擇性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的原理示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例1~實施例3檢測不同濃度重金屬離子的陽極方波曲線圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明實施例1~實施例3中得到的Cd2+的線性曲線圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明實施例1~實施例3中得到的Pb2+的線性曲線圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實施例1~實施例3中得到的Cu2+的線性曲線圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實施例1~實施例3中得到的Hg2+的線性曲線圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的 實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024] 本發(fā)明提供了一種不銹鋼工作電極在應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子中的應(yīng) 用。
[0025] 在本發(fā)明中，所述電化學(xué)分析法優(yōu)選為方波陽極溶出伏安法。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法，包括：
[0027] 提供電化學(xué)檢測設(shè)備，所述電化學(xué)檢測設(shè)備包括工作電極、對電極與參比電極，所 述工作電極為不銹鋼電極;將含有重金屬離子的待測溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉 積電位進行預(yù)處理，停止攪拌，最后用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與 峰電流值，對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到重金屬離子的種類及含量。
[0028] 其中，所述對電極為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的三電極體系中的對電極即可，并無特 殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為金電極或鉑電極;所述參比電極為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的三電 極體系中的參比電極即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為Ag/AgCl電極或甘汞電極。
[0029] 將含重金屬離子的待測溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處理； 所述重金屬離子優(yōu)選為Cd2+、Pb 2+、Cu2+與Hg2+中的一種或多種;所述沉積電位優(yōu)選為-0.8~_ 1. IV，更優(yōu)選為-0.9~-1. IV，再優(yōu)選為-1.0~-1. IV，最優(yōu)選為~-1.0V;所述施加沉積電位 進行預(yù)處理的時間優(yōu)選為60~360s，更優(yōu)選為100~360s，再優(yōu)選為150~360s，再優(yōu)選為 200~360s，再優(yōu)選為250~360s，最優(yōu)選為300~360s;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述 預(yù)處理的時間優(yōu)選為300s;在本發(fā)明中，優(yōu)選在預(yù)處理過程中對待測溶液進行攪拌;所述攪 拌的速度優(yōu)選為100~1500轉(zhuǎn)/分鐘，更優(yōu)選為500~700轉(zhuǎn)/分鐘，再優(yōu)選為550~650轉(zhuǎn)/分 鐘，最優(yōu)選為600轉(zhuǎn)/分鐘。施加沉積電位進行預(yù)處理使重金屬離子富集于電極表面。
[0030] 停止攪拌后，用方波陽極溶出伏安法進行掃描；所述掃描的電位優(yōu)選為-1.0~ 〇. 5V;所述掃描的電位增量優(yōu)選為0.001~0.01V，更優(yōu)選為0.001~0.008V，再優(yōu)選為0.001 ~〇. 006V，再優(yōu)選為0.002~0.006V，最優(yōu)選為0.003~0.005V;在本發(fā)明提供的一些實施例 中，所述掃描的電位增量優(yōu)選為0.004V;方波陽極溶出伏安法的掃描振幅優(yōu)選為0.001~ 〇. IV，更優(yōu)選為0.01~0.08V，再優(yōu)選為0.01~0.06V，再優(yōu)選為0.02~0.04V，最優(yōu)選為0.02 ~0.03V;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述掃描振幅優(yōu)選為0.025V;方波陽極溶出伏安 法的頻率優(yōu)選為5~30Hz，更優(yōu)選為10~25Hz，再優(yōu)選為10~20Hz，最優(yōu)選為15~20Hz;在本 發(fā)明提供的一些實施例中，所述方波陽極溶出伏安法的頻率優(yōu)選為15Hz。
[0031] 掃描后，記錄離子的峰電位與峰電流值，對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到重金屬離子的種類及 含量。峰電位與離子種類相關(guān)，而峰電流與離子濃度呈一定的線性關(guān)系，因此可以實現(xiàn)同時 多種重金屬離子的檢測。
[0032] 所述標(biāo)準(zhǔn)曲線優(yōu)選按照以下方法得到:將含有重金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入電化學(xué) 檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處理，再用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰 電位與峰電流值，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。其檢測過程同上所述，在此不再贅述。在本發(fā)明中，所述待 測溶液檢測時的各條件參數(shù)優(yōu)選與標(biāo)準(zhǔn)曲線制備時相同。
[0033]所述含重金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液中的重金屬離子優(yōu)選為Cd2+、Pb2+、Cu 2+與Hg2+中的一 種或多種;所述Cd2+的濃度優(yōu)選為0.5~5μΜ;所述Pd2+的濃度優(yōu)選為0.075~5μΜ;所述Cu 2+的 濃度優(yōu)選為〇. 075~5μΜ;所述Hg2+的濃度優(yōu)選為0.1~5μΜ;所述含重金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液優(yōu) 選為含重金屬離子的緩沖液溶液;所述緩沖液為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的緩沖液即可，并無 特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為醋酸緩沖液;所述醋酸緩沖液的PH值優(yōu)選為4~6,更優(yōu)選為4 ~5,再優(yōu)選為4.5。
[0034] 本發(fā)明應(yīng)用不銹鋼電極作為工作電極，利用方波陽極溶出伏安法電化學(xué)檢測重金 屬離子。具體操作過程主要分為"預(yù)處理"和"溶出"兩步完成，如圖1所示，待測離子在極譜 分析產(chǎn)生極限電流的電位下電解一定的時間，然后改變電極的電位，使富集在該電極上的 物質(zhì)重新溶出，根據(jù)溶出過程中所得到的方波伏安曲線來進行定性與定量分析。本發(fā)明以 不銹鋼電極作為工作電極，可同時檢測多種重金屬離子，不僅材料方便易得，器件成本低， 同時提高了檢測的選擇性。
[0035] 為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種應(yīng)用電化學(xué)分析法 檢測重金屬離子的方法進行詳細描述。
[0036] 以下實施例中所用的試劑均為市售。
[0037] 實施例1
[0038] Cd2+，Pb2+，Cu2+和Hg2+的同時檢測:在0.1Μ(ρΗ=4.5)的醋酸緩沖溶液中分別添加含 有0.5μΜ的Cd2+離子，0.075μΜ的Pb2+離子和Cu2+離子以及0. ΙμΜ的Hg2+離子濃度的溶液，不銹 鋼電極作為工作電極，金電極為對電極，Ag/AgCl參比電極為參比電極，施加 -1.0 V的沉積電 位預(yù)處理300s，使離子富集于電極表面，富集過程以600轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌。預(yù)處理后，停 止攪拌，在電位-1.0~0.5V范圍內(nèi)選用陽極方波溶出伏安法進行掃描（固定掃描參數(shù):電位 增量為〇. 004V，掃描振幅為0.025V，頻率為15Hz)，并記錄各離子的峰電位與峰電流值。峰電 位與離子種類相關(guān)，而峰電流與離子濃度呈一定的線性關(guān)系，因此可以實現(xiàn)同時多種重金 屬離子的檢測。
[0039] 實施例2
[0040] Cd2+，Pb2+，Cu2+和Hg2+的同時檢測:在0.1Μ(ρΗ=4.5)的醋酸緩沖溶液中分別添加含 有2μΜ濃度的Cd 2+，Pb2+，Cu2+和Hg2+溶液，不銹鋼電極作為工作電極，金電極為對電極，Ag/ AgCl參比電極為參比電極，施加-1.0 V的沉積電位預(yù)處理300s，使離子富集于電極表面，富 集過程以600轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌。預(yù)處理后，停止攪拌，在電位-1.0~0.5V范圍內(nèi)選用陽極 方波溶出伏安法進行掃描（固定掃描參數(shù)：電位增量為0.004V，掃描振幅為0.025V，頻率為 15Hz)，并記錄各離子的峰電位與峰電流值。峰電位與離子種類相關(guān)，而峰電流與離子濃度 呈一定的線性關(guān)系，因此可以實現(xiàn)同時多種重金屬離子的檢測。
[0041 ] 實施例3
[0042] Cd2+，Pb2+，Cu2+和Hg2+的同時檢測:在0.1Μ(ρΗ=4.5)的醋酸緩沖溶液中分別添加含 有5μΜ濃度的Cd2+，Pb2+，Cu2+和Hg2+溶液，不銹鋼電極作為工作電極，金電極為對電極，Ag/ AgCl參比電極為參比電極，施加-1.0 V的沉積電位預(yù)處理300s，使離子富集于電極表面，富 集過程以600轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌。預(yù)處理后，停止攪拌，在電位-1.0-0.5V范圍內(nèi)選用陽極 方波溶出伏安法進行掃描（固定掃描參數(shù)：電位增量為0.004V，掃描振幅為0.025V，頻率為 15Hz)，并記錄各離子的峰電位與峰電流值。峰電位與離子種類相關(guān)，而峰電流與離子濃度 呈一定的線性關(guān)系，因此可以實現(xiàn)同時多種重金屬離子的檢測。
[0043] 圖2為實施例1~實施例3檢測不同濃度重金屬離子的陽極方波曲線；圖3為實施例 1~實施例3中得到的Cd2+的線性曲線；圖4為實施例1~實施例3中得到的Pb 2+的線性曲線； 圖5為實施例1~實施例3中得到的Cu2+的線性曲線；圖6為實施例1~實施例3中得到的Hg 2+ 的線性曲線。由圖3~圖6可知，Cd2+，Pb2+，Cu 2+和Hg2+離子的檢測限分別為0.18μΜ，0.032μΜ， 0 · 0079μΜ和0 · 025μΜ( S/N=3)。
[0044] 實施例4
[0045] 選用地下水為實際樣品，應(yīng)用以實施例1~實施例3相同的實驗條件，采用標(biāo)準(zhǔn)加 入法進行檢驗方法的準(zhǔn)確性。其實驗結(jié)果如下表格所示。
[0046] 表1地下水中Cd2+，Pb2+，Cu2+與Hg 2+(n = 3)的檢測結(jié)果
[0048]注:η為檢測次數(shù)，ND為沒有檢測到。
【主權(quán)項】
1. 一種不銹鋼工作電極在電化學(xué)分析法檢測重金屬離子中的應(yīng)用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述電化學(xué)分析法為方波陽極溶出伏安 法。3. -種應(yīng)用電化學(xué)分析法檢測重金屬離子的方法，其特征在于，包括： 提供電化學(xué)檢測設(shè)備，所述電化學(xué)檢測設(shè)備包括工作電極、對電極與參比電極，所述工 作電極為不銹鋼電極； 將含有重金屬離子的待測溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處理，再 用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與峰電流值，對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到重金 屬尚子的種類及含量。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線按照以下方法得到： 將含有重金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入電化學(xué)檢測設(shè)備中，施加沉積電位進行預(yù)處理，再 用方波陽極溶出伏安法進行掃描，記錄離子的峰電位與峰電流值，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述對電極為金電極或鉑電極;所述參比 電極為Ag/AgCl電極或甘汞電極。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述沉積電位為-0.8~-I. IV;所述預(yù)處理 的時間為60~360s。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理的過程中對待測溶液進行攪 拌;所述攪拌的速度為1 〇〇~1500轉(zhuǎn)/分鐘。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方波陽極溶出伏安法進行掃描的電位 增量為〇. 001~〇. OlV;掃描振幅為0.001~0.1 V;頻率為5~30Hz。
【文檔編號】G01N27/30GK105891294SQ201610463816
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】徐國寶, 凱迪·希梅利斯阿迪蘇, 李素萍
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所