水中铅离子检测 PPT课件

水中微量重金属的检测
2 实验部分
2.1 修饰电极的制备 用AEPTMS对精制的坡缕石粘土矿物进行表面修饰
把2.0g的凹土溶解于15mL的甲苯，然后在氮气氛围下搅 拌10分钟。然后继续在氮气氛围下逐滴加入4mL的AEPTMS。 在磁力搅拌的条件下，让刚才的混合溶液回流3小时。将混 合物经过过滤，洗涤获得的产物，放在100℃下，干燥一晚 上，即得到修饰后的凹土（称为Amino-AT，氨基凹土）。
对2.4×10-6M溶液进行平衡测定5次，测定结果的相对标 准偏差为5.3%。说明该方法的重现性及电极的稳定性好。 用此方法来测定实验室水龙头里的水的Pb2+含量时检测不 到电信号，但是如果使水龙头里的水的Pb2+浓度达到10-11M 时，即可检测到电信号。 因此，我们可以用此法来检测污水中Pb2+的含量。
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3 应用凹土修饰电极检测Pb2+
3.1 Pb2+在修饰电极上的电化学行为 实验步骤：示差脉冲阳极溶出法（ASDPV） 富集：把工作电极放于10-5mol/L的Pb2+溶液中富集3min，搅 拌，pH=7，富集电位-0.9V到-1.1V。 溶出：溶出电位为-0.8V，溶出时间t=30s，pH=2的HCl溶液。 再分别以GCE/AT，GCE/Amino-AT为工作电极，Ag/AgCl为参 比电极（饱和KCl溶液），Pt为辅助电极，并且实验在室温 下进行，扫描速率为100mV/s。 按上述条件测得如下的溶出伏安图。
3.5 富集电位与电解时间的影响 溶出电位开始为-0.6V，最大变化范围为-0.9V~-
1.1V，溶出时间为40s，富集电位为-1V 3.6 富集时间的影响
在富集时间为1到5min内，电极反应是逐渐增加 的，但是在5min后电极反应趋向稳定，因为这时在 电极上富集和溶出达到动态平衡状态。
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实验结果：
在pH=1时，峰电流最大， 随着pH的增大，峰电流 不断地减小；
当pH=3~5时，峰电流 几乎为0，这是因为H+ 的浓度越大，氨基与 Pb2+形成的配合物的稳 定性就越差，这样Pb2+ 越容易溶出。
因此，我们选择的最佳 溶出条件是pH=1的HCl 溶液。
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实验结果：
因此，在待测溶液中如果存在Hg2+、Cu2+、Tl+、 In3+，会对检测结果产生影响，因此在测定时，先除去 以上离子；同时，当待测液中存在浓度为Pb2+十倍的 Na+、K+、Cl-、SO42-、NO3-时，对Pb2+的峰电流无影响。
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3.9 稳定性实验
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1.2 本文研究的方法
本文选取3-氨丙基三乙氧基硅烷（简称AEPTMS）来修 饰电极。
凹土即凹凸棒粘土的简称，是一种稀有非金属矿产资源， 它是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。凹土的 化学式为Mg5Si8O20(HO)2(OH2)4·4H2O，它的表面有可交换阳 离子和活性羟基，同时拥有较大的表面积和较好的机械强度。 因此，原始的凹土可作为重金属离子的吸附剂，有研究表明 用有机试剂（例如：氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲 氧基硅烷 ）修饰凹土表面可以提高凹土的吸附能力和吸附选 择性。
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3.3富集酸度的影响 实验步骤： 用示差脉冲阳极溶出法（ASDPV），以和
GCE/Amino-AT为工作电极，Ag/AgCl为参比电 极（饱和KCl溶液），Pt为辅助电极，并且实 验在室温下进行，扫描速率为100mV/s。 把工作电极放于10-5mol/L的Pb2+溶液中富集 2min，不断搅拌，富集电位-0.9V到-1.1V， 改变盐酸的pH值（pH=1~9）进行酸度的选择 实验。以富集的酸度为横坐标，峰电流为纵 坐标，作出富集酸度与峰电流的关系图。
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3.4 溶出酸度的影响
实验步骤：用示差脉冲阳极溶出法（ASDPV） 以GCE/Amino-AT为工作电极，Ag/AgCl为参比电极（饱 和KCl溶液），Pt为辅助电极，并且实验在室温下进行，扫 描速率为100mV/s。 把工作电极放于10-5mol/L的Pb2+溶液中富集30s，富集电 位-0.8V，改变盐酸的pH值（pH=1~5,避免在碱性条件下，富 集的Pb2+水解）进行酸度的选择实验。以溶出的酸度为横坐 标，峰电流为纵坐标，作出溶出酸度与峰电流的关系图。
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4 实验总结
本实验利用氨基凹土来修饰电极，然后用红外和X射线 衍射来对修饰电极进行表征。然后用示差脉冲阳极溶出法 （ASDPV）测定溶液中Pb2+的含量，并对实验的条件进行优 化。用此法测出的检出限位0.88×10-12M，且灵敏度高。在 此实验中许多金属阳离子对Pb2+的检测没影响，其中对一些 有影响的离子Hg2+、Cu2+、Tl+、In3+也在文中特意指明。
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实验结果：
曲线a是以GCE/Ami no-AT为工作电极的溶出 伏安曲线，b是以GCE/AT 为工作电极的溶出伏安曲 线。
从图可清晰地看到在 相同条件下，被氨基修饰 过的凹土电极GCE/Amino -AT的阳极峰电流大约是 没被氨基修饰的普通凹土 电极GCE/AT的两倍。
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电极抛光：依次用粒子大小为5μm、1μm、0.5μm的氧化铝 对玻碳电极（GCE）进行抛光，把经过抛光的玻碳电极放在 含有乙醇和水为1：1的溶液中进行超声处理10分钟，以除去 电极上残留的氧化铝。
制备薄膜：将6μL的氨基凹土或者凹土溶液滴到玻碳电极 表面上使其在电极表面集运散落，然后把电极放到50℃的烘 箱里，10分钟后取出。制得具有氨基凹土薄膜的电极 （GCE/Amino-AT）和具有凹土薄膜的电极（GCE/AT）。在 电化学检测中作为工作电极。
3.7 校准曲线和检出限 实验步骤：在最佳实验条件下，采用示差脉冲阳极 溶出法（ASDPV），以和GCE/Amino-AT为工作电 极，Ag/AgCl为参比电极（饱和KCl溶液），Pt为辅 助电极，并且实验在室温下进行，扫描速率为100m V/s。分别在一系列不同浓度的Pb2+标准溶液（浓度 范围为4×10-12M到4×10-11M）中进行预电解5min， 然后在pH=1的盐酸溶液中溶出，得到溶出伏安曲线 和校准曲线。
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曾雪仪
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目录 1 前言 2 实验部分 3 应用凹土修饰电极检测Pb2+ 4 实验总结
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1 前言
1.1 对铅离子的研究进展
铅可通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内与多种器官亲和， 对神经、血液、消化、心脑血管、泌尿等多个系统造成损害， 严重影响体内新陈代谢，堵塞金属离子代谢通道，造成低钙、 低锌、低铁，且导致补充困难。因此研究一种简单、准确和 灵敏度高的铅测定方法具有重要意义。 目前铅的主要检测方法有：原子吸收光谱法，电感耦合等 离子体原子发射光谱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，电感耦合等离子体质谱法，Ｘ射线 荧光光谱法，分光光度法等。化学修饰电极测定重金属离子 的方法也有报道，如植酸钠或石墨烯修饰玻碳电极测定铅， 多壁碳纳米管修饰电极测定镉等，但这些方法的线性范围较 窄，检出限较高。
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3.8干扰试验 实验步骤：
固定Pb2+浓度为10-11M，分别加入不同离子，控制相对 误差±5%。 0.5倍（相对Pb2+浓度）的Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Tl+、 In3+； 2倍的Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Tl+、In3+； 5倍的Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Tl+、In3+； 10倍的Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Tl+、In3+； 用示差脉冲阳极溶出法（ASDPV）测得各种离子的伏安 曲线，并与在相同条件下，只有Pb2+的伏安曲线比较。
3.2 溶出酸的种类的影响 在电化学检测分析中，酸通常作为支持电解质。
但是它会影响生成的配合物的种类。 实验步骤：在pH=7，Pb2+浓度为10-5mol/L条件
下进行预电解3min，然后在相同的条件和pH下，再 分别在HCl,H2SO4,HNO3,HClO4溶液中用示差脉冲阳极 溶出法（ASDPV）进行电解。
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实验结果：
1 µA
HCl
H SO 24
HNO 3
HClO 4
-0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2
E / V vs Ag/AgCl
从图可以看出HCl的 峰电流最强，这是因为 Cl-与Pb2+形成的配合物比 氨基与Pb2+形成的配合物 更稳定，导致电信号明显 增强，所以选择HCl为支 持电解质。
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实验结果：
峰电流随着Pb2+浓度的增 加而增加，且峰电流与Pb2+浓 度呈良好的线性关系。
当Pb2+浓度范围为4×1012M~4×10-11M时，其线性回 归方程Ip(A)=13902.55[Pb2+](M) -3.4×10-10，相关系数r=0.998， 检出限为0.88×10-12M。
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实验结果：
当pH=1~3时，铅主要以 Pb2+的形式存在，电极 反应很弱，说明富集在 电极上的Pb2+很少所以 峰电流很小。
当pH=3~7时，随着pH的 增加，峰电流也从1μA 增加到5μA。
当pH=7~9时，随着pH的 增加，峰电流不断减小。
当pH=7时，峰电流达到 最大值5μA富集的最佳 酸度为pH=7。