同位镀汞膜—阳极溶出伏安法

同位镀汞膜—阳极溶出伏安法

饮用水中铜、铅、镉的同时测定

一、基本原理

通过预电解将被测物质电沉积(电析)在电极上，然后施加反向扫描电压使富集在电极上的物质重新“溶出”，即把富集在电极上生成汞齐或金属的物质进行电化学溶出，使之重新成为离子反溶回溶液中，根据溶出过程的极化曲线进行分析的方法，称为溶出伏安法。

所谓同位镀汞膜的方法，是在分析溶液中加入一定量的汞盐，在待测金属离子选择的电解富集电位下，汞与待测金属同时在基体电极(通常为玻碳或石墨电极)的表面上“电析”形成汞齐膜，然后在反向电压扫描时，被“电析”的金属从汞膜中“溶出”而产生溶出峰。

影响峰电流大小的主要因素有：预富集时间、溶液搅拌的速度、预富集电位、电极面积、汞膜厚度、电解富集后放置的时间和溶出的电位扫描速度等。因此实验中必须严格控制。二、试剂和仪器

铜标准溶液：准确称取高纯金属铜(99.99％)0.2500g 于150mL烧杯中，加入5.0mL 1:1硝酸使其溶解，并加热除尽NO2，用水定容为250.00mL。此标准溶液含铜1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。

铅标准溶液：准确称取高纯金属铅(99.99％)0.2500g 于150mL烧杯中，加入5.0mL 1:2硝酸使其溶解，并加热除尽NO2，用水定容为250.00mL。此标准溶液含铅1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。

镉标准溶液：准确称取高纯金属镉(99.99％)0.2500g于150mL烧杯中，加入6.0mL 1:1硝酸使其溶解，并加热除尽NO2，用水定容为250.00mL。此标准溶液含镉1.000mg/ mL。用时稀释至所需浓度。

2.0 mol/L HAc-NaAc 溶液(pH＝5.0)。

0.001 mol/L硝酸汞溶液。

RST系列电化学工作站配套旋转电解池。

工作电极：圆盘玻碳电极；参比电极：银—氯化银电极；对电极：铂丝电极。

高纯氮气。

微量注射器。

三、操作步骤

1.电极的准备

将圆盘玻碳电极在金相砂纸上磨光后，在抛光机上抛光至镜面，然后依次分别在丙酮、乙醇和纯水中超声波清洗。

2.电解液的配置

于50mL容量瓶中，加入2.0mol/L HAc-NaAc(pH＝5.0)溶液5.0mL和0.001mol/L硝酸汞溶液5.0mL，用高纯水定容至50.00mL。

3.仪器操作

①仪器的连接：红色线连接辅助电极（对电极）、白色线连接参比电极，绿色线连接工作电极；插上搅拌机或旋转电解池线。若使用搅拌控制器，将主机与搅拌控制器连接（白色七芯线），搅拌器或旋转电解池插在控制器上，将控制器电源插头插在220V/50Hz交流电源上，手动开关置“关”。

②开启RST3000系列电化学工作站电源开关。

③点击快捷方式图标或根据安装路径找到RST3000电化学工作站.exe运行程序（第一次运行）。打开运行程序，进入开机界面。

4.铜、铅、镉峰电位的测量

移取电解液5.00mL于旋转电解池中，插入三电极于电解池中，通氮气除氧10 min (通氮气速度不宜过快，以明显观察到氮气泡冒出为宜)，通氮气期间，选定实验方法及设定实验参数，步骤如下：

①点击“实验设定”菜单下的“选择电化学方法”或点击快捷键“T”，在弹出的窗口中选中“线性扫描溶出伏安法”后点击“确定”。

②点击“实验设定”菜单下的“设定电化学参数”或点击快捷键“P”，在弹出的窗口中设定参数。

富集电位(mV) =-1200 富集时间(S) = 60 静止电位(mV) =-1200 静止时间(s) = 30 起始电位(mV) =-1200 终止电位(mV) = 0

扫描速率(mV/s) = 100 样点间隔(mV) = 1 量程(A) =2.5E-05*，“富集时搅拌”置“√”。

*注：量程根据实际实验电流大小调整。

③点击快捷键“►”开始富集和扫描，此时计算机工作站主页面同步显示I－E曲线。扫描完毕后，图形充满整个窗口（全曲线显示）。

④点击“实验操作”菜单下的“清洗电极”或其快捷键将清洗电位设为500mV，清洗时间为60s，在弹出的清洗窗口中点击“清洗”键。目的是在此电位下氧化1 min，使电极表面所有金属全部氧化溶出，更新电极表面。

⑤于电解池中用微量注射器逐次分别加入铜、铅、镉标准溶液各5μl(10μg/mL)，每次加入标准溶液后，搅拌均匀，重复上述操作，由每次所得I－E曲线上峰的位置分别确定铜、铅、镉的峰电位值，以此作为定性分析的依据。

5.饮用水样测定

于50mL容量瓶中，加入2.0 mol/L HAc-NaAc(pH＝5.0)溶液5.0mL和0.001 mol/L硝酸汞溶液5.0mL，用待测水样稀释至刻度。重复操作步骤4。依次分别加入铜、铅、镉标准溶液后(加入量视水样中被测离子含量而定)，再重复操作步骤4。由所得I－E曲线上溶出峰的位置和操作步骤4所得峰电位值定性分析；由I－E曲线上加入标准溶液前后两次峰高(峰电流)的差值，按一次标准加入法计算饮用水样中铜、铅、镉的含量：

Cx＝hCsVs /[H(Vx＋Vs)－hVx]

式中：Cx：待测元素的浓度。

Cs：加入标准溶液的浓度。

Vx：待测溶液的体积。

Vs：加入标准溶液的体积。

H：加入标准溶液后测得的峰高。

h：加入标准溶液前测得的峰高。

也可将所测数据填入软件中的定量分析——标准加入法进行计算，得到结果。

五、注意事项

所用测试液中均含有汞，注意回收，以免造成环境污染。