废水中微量的锌、镉、铅和铜检测方案(电化学工作站)

沈阳师范大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Normal University(Natural Science)Vol. 22 No.2Apr.2004第22卷 第2期2004年4月 ·123 ·第2期邹如意等：方波溶出伏安法同时测定废水中微量的锌、镉、铅和铜 文章编号：1008-374X(2004)02-0122-03 方波溶出伏安法同时测定废水中微量的锌、镉、铅和铜 邹如意，杨秀培，许秀琴，蔡铎昌 (西华师范大学化学系，四川南充 637002) 摘 要：报道了用方波溶出伏安法同时测定定水中微量锌、镉、铅和铜的一种方法.在浓度为0.15 mol/L ，pH=5.0的氯化铵分散体系中，温度18℃的条件下，Zn²+、cd²+、Pb²+和 Cu*均灵敏地产生溶出峰，峰位分别为：-1.13V、-0.72V、-0.50V、-0.22V(vs，S. C.E).线性范围分别为2×10~7~2×10-52×10-7~2×10-51×10-7~2×10-和5×10-7~5×10~5mol/L，检测限为2 ×10-8~2×10-7mol/L，回收率为87.7~102.4%. 关 键 词：方波溶出伏安法；锌；镉；铅；铜；同时测定 中图分类号：0657.14 文献标识码：A 引 言 用电化学方法同时测定多种金属离子，已有一些报道11~5」，但在氯化铵分散体系内，用方波溶出伏安法同时测定锌、镉、铅、铜四种离子尚未见文献报道.本文用方波溶出伏安法同时测定废水中Zn²+、Cd²+、pb+和Cu²+.此方法快速，准确，分辨率高，重现性好，适用于环境水样的检测. 1 实验部分 1.1 仪器和主要试剂 LK98Ⅱ微机电化学分析系统(天津兰力科化学电子高技术有限公司生产)；79-1型磁力加热搅拌器(江苏省金坛市医疗仪器厂)；pHS-3C型精密pH计(上海雷磁仪器厂)；三电极系统：镀汞玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为对电极；镀汞液(用硝酸汞配制成含汞为40mg/L的1%的硝酸溶液)；标准液(用光谱纯的金属锌、镉、铅、铜配置成浓度为0.001 mol/L硝酸盐溶液作储备液)；硝酸(分析纯)；硝酸汞(分析纯)；氯化铵(分析纯)；二次蒸馏水. 1.2 实验方法 1.2.1 玻碳电极预处理及镀汞 将玻碳电极在抛光机上打磨抛光后，在滴有乙酸乙酯的滤纸上反复磨擦电极，再用乙醇溶液(1+1)润湿的滤纸擦洗电极，以二次水冲净，拭干.取镀汞液约30 mL 于50mL的烧杯中，插入三电极，用线性扫描溶出伏安法镀汞，镀汞一溶出反复进行5次后，检查汞膜均匀完整，呈灰色即可使用. 镀汞条件：灵敏度10uA/V，滤波参数50 Hz，放大倍数1，初始电位-0.2V，电积电位-1.0V，扫描速度0.1V/s，电积时间60s，平衡时间10s. 1.2.2 测定方法 在100mL 容量瓶中加入适量的 Zn²+、cd+Pb+和Cu²+标准溶液，再加入0.15mol/L的氯化铵溶液定容，摇匀，各取30mL分别移入50 mL 的烧杯中，通氮(流量为100 mL/min)除氧10 min ，插入三 ( 收稿日期：2003-12-15 ) ( 作者简介：邹如意(1972-)，男，江西南昌人，西华师范大学硕士研究生；蔡铎昌(1943-)，男，重庆人，西华师范大 学教授，硕士研究生导师. ) 电极系统，设定下述参数后进行方波溶出伏安扫描.金属离子在设定的电位下预电解，富集在玻碳电极的汞膜上形成汞齐，而后反向施加扫描电压，使被还原的金属从汞齐上氧化溶出进入溶液，记录溶出过程的i-E曲线，即可得到溶液的溶出伏安曲线.不同的离子在曲线上有其特定的溶出电位，用作离子定性的依据.同时，峰高与相应离子浓度呈线性关系，用作外标法定量. 测定条件：灵敏度100uA/V，滤波参数50Hz，放大倍数1，初始电位-0.05V，电积电位-1.30V，电位增量0.001V/s，方波频率20Hz，方波幅度0.02V，电积时间100s，平衡时间10s. 2 结果与讨论 2.1 试验条件的选择 i-E曲线上峰高的变化，受外条件影响较复杂，如温度变化对金属离子的测定影响非常大，另外，pH值的变化，搅拌速度的快慢，以及玻碳电极上镀汞的好坏都会不同程度地影响实验的效果.本实验通过多次的条件试验，选择温度18℃，pH值5.0，并保持搅拌速度约300 r/ min ，得到了较好的实验效果. 2.2 分辨率及重现性测试 用方波溶出伏安法扫描锌、镉、铅、铜的混合标准溶液，可得到一条分辨率较高的伏安曲线.且峰形尖锐，明晰.以分别扫描四种单标溶液得到的伏安曲线为定性依据，可以判断混合标准溶液的溶出峰依次为 Zn²+、cd+、Pb+和 Cu²+，如图1所示.其峰电位分别为：-1.13V、-0.72V、-0.50V、-0.22Ⅴ.将混合标准溶液连续扫描5次，锌、镉、铅、铜的峰电流相对标准偏差分别6.8%、6.3%、9.3%、5.3%，说明有较好的重现性. 图1 锌、镉、、铜混合液的方波溶出伏安曲线 图2 峰电流与 Zn²+、cd+Pb+、Cu+ 2.3 线性范围、检测限及回收率 用0.15mol/L的氯化铵溶液作为空白，对四种金属离子进行了线性范围、检测限的测试，并在各自的线性范围内进行了回收率试验，结果见表1.可以看出，Zn²+、cd+、pb2十和Cu²+的线性范围分别为2×10-7~2×10-52×10-7~2×10-5、1×10-7~2×10和5×10-7~5×10-mol/L，检测限为2×10-8~2×107mol/L，回收率为87.7~102.4%. 表1 方法的回归方程、相关系数、线性范围、检测限和回收率 离子 回归方程 相关系数 线性范围(mol/L) 检测限 回收率(%) Zn2+ y=9.735 ×10°x+4.867 0.9996 2×10~2×10 1×10' 92.4 Cd+ v=9.745 ×10°x+2.270 0.999 4 2 ×10~2×10 1X10-7 96.5 Pb y=1.106 ×10'x+11.274 0.9966 1×10~2×10 2×10'8 102.4 Cu² y=2.933×10°x+1.693 0.999 3 5 X10~'~5×10-5 2×107 87.7 2.4 废水中 Zn什+、cd+、pb+Cu含量的测定 扫描一废水样，得到如图3所示的i-E曲线.曲线上出现了6个溶出峰.从其峰位置可以断定2#、3#4#和5#峰分别为Zn²+、cd²+、Pb2+、cu²的溶出峰，1*、6#峰为未知峰.从峰电流值大小可以计算出其中Zn²+、cd²+pb2+、Cu²+的浓度.结果见表2. 表 2 一废水样测定结果(n=6) 被检离子1峰电位(V)峰电流(uA)定量(mol/L) RSD(%) Zn²+ -1.13 14.28 9.7×10' 5.1 cd²+ -0.71 9.28 7.2 ×10 4.6 Pb²+ -0.52 17.87 5.9 ×10' 6.3 Cu* -0.22 3.72 7.0X10"-7 8.9 3 结 论 本文用方波溶出伏安法同时测定废水废Zn²+、cd+Pb+和 Cu+，其方法快速，准确，分辨率高，重 图3 一废水样的方波溶出伏安曲线 现性好.它们的峰电位分别为：-1.13V、-0.72V、-0.50Ⅴ和-0.22Ⅴ，检出限分别为：1×10~mol/L1 ×10-mol/L 1 ×10-8mol/L 和5 ×10-7mol/L，适用于环境水样中 Zn²+、cd+Pb+和 Cu²±的快速同时检测. ( 参考文献： ) 于铁力.微分阳极溶出伏安法连续测定天然水中的铜、镉、铅、锌[司.世界地辛，2002，21(4)：415-416.34 ( 汤 龙，连太兰.微量血铅中的方波溶液出伏安法测定[J].职业与健康，2001，7(5)：42-43. ) ( 王国顺，吕荣山，施清照.电化学分析-溶出伏安法[M].北京，中国计量出版社，1988，223. ) ( 张海民，任守信.方波吸附溶出伏安法同时测定水中痕量铜和镉[J].理化检验-化学分册，2003 ，39(4)：198-201. ) ( 张明浩，周春山，李志红等.极谱法快速同时测定锌电解液中微量铜、液、钴[J1.分析化学，2000，28(8)：997-1001. ) Simultaneous determination of trace zinc 、cadmium、lead and copper in waste water by square wave strippingvoltammeter Zou Ruryi，Yang Xiur pei，Xu xiu qing，Cai Duo chang (Department of Chemistry， China West Normal University， Nanchong 637002， China) Abstract ：A method for the simultaneous determination of trace Zinc、Cadmium Lead and Copper in waste water bysquare wave stripping voltammeter is described. When the temperature is 18℃，in the solution of 0. 15 mol/ L NHCat pH5 ，four sensitive stripping peaks of Zn (Ⅱ、Cd(Pb (I and Cu(I were observed. The peak potentials ofthe waves are - 1.13 V，-0.72V，-0.50V and - 0.22V(vs，S.C. E)，the linear ranges of the determinationwere 2 ×10-7~2×10-5，2×10-7~2×10-5，1×10-7~2×10-5，5 ×10-7~5 ×10- mol/L respectively，andthe detection limits were 2x10-8~2 ×10mol/ L ，and the rate of recovery were 87.7~102.4%.Key words ：square wave stripping voltammeter (SWSV) ；zinc；cadmium；lead；copper； simultaneous deter- mination ◎Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.， Ltd. All rights reserved.