溶出伏安法测定水样中铅镉含量

阳极溶出伏安法测定水样中铅镉含量

一、实验目的

1. 掌握阳极溶出伏安法的实验原理。

2. 掌握标准加入法的基本原理。

3. 了解微分脉冲伏安法的基本原理。

二、实验原理

溶出伏安法(Stripping voltammetry)包含电解富集和电解溶出两个过程，其电流-电位曲线如图1所示。首先将工作电极固定在产生极限电流的电位上进行电解，使被测物质富集在电极上。经过一定时间的富集后，停止搅拌，再逐渐改变工作电极电位，电位变化的方向应使电极反应与上述富集过程电极反应相反。记录所得的电流－电位曲线，称为溶出曲线，呈峰状，峰电流的大小与被测物质的浓度有关。电解时工作电极作为阴极，溶出时作为阳极，称为阳极溶出伏安法；反之，工作电极作为阳极进行富集，而作为阴极进行溶出，称为阴极溶出伏安法。溶出伏安法具有很高的灵敏度，对某些金属离子或有机物的检测可达10-10~ 10 -15 mol·L-1，因此，应用非常广泛。

例如在盐酸介质中测定痕量铅、镉时，先将悬汞电极的电位固定在-0.8 V，电解一定的时间，此时溶液中的一部分铅、镉在电极上还原，并生成汞齐，富集在悬汞滴上。电解完毕后，使悬汞电极的电位均匀地由负向正变化，首先达到可以使镉汞齐氧化的电位，这时，由于镉的氧化，产生氧化电流。当电位继续变正时，由于电极表面层中的镉已被氧化得差不多了，而电极内部的镉又还来不及扩散出来，所以电流就迅速减小，这样就形成了峰状的溶出伏安曲线。同样，当悬汞电极的电位继续变正，达到铅汞齐的氧化电位时，也得到相应的溶出峰，如图2所示。其峰电流与被测物质的浓度成正比，这是溶出伏安法定量分析的基础。

图1 溶出伏安法的富集和溶出过程图2盐酸介质中铅、镉离子的溶出伏安曲线

三、实验仪器及试剂

1.仪器：电化学工作站，玻碳电极，铂丝对电极，饱和甘汞参比电极，超声波

清洗器；微量移液器；电磁搅拌器。

2.试剂：1.0 × 10-2mol∙L-1 Hg2+标准溶液; 1.0 × 10-2mol∙L-1 Pb2+标准溶液; 1.0 ×

10-2mol∙L-1 Cd2+标准溶液。

四、实验步骤

1. 电极预处理

用Al2O3粉乳浊液将玻碳电极表面抛光（或用抛光机处理），然后依次分别用HNO3、乙醇和蒸馏水超声清洗1 min，晾干待用。

2. 实验方案

(1) 向10 mL小烧杯中，加入300 µL 1 mol∙L-1 HCl，100 µL Hg2+标准溶液，再加

依次加入4.00 mL水样和5.60 mL蒸馏水，置于电磁搅拌器上搅拌1 min，备用。

(2) 设置微分脉冲溶出伏安法相关参数, 并运行，获得在-1.0 V ~ 0 V之间的溶出

伏安曲线，记录其溶出峰峰电流和溶出峰峰电位。

(3) 向样品中加入10 µL Cd2+和10 µLPb2+标准溶液, 搅拌1 min，测得其溶出峰

峰电位和溶出峰峰电流；

(4) 按照第(3)步操作，分别再加两次Pb2+、Cd2+标准样品，获得相应的溶出峰峰

电位和溶出峰峰电流；

(5) 绘制标准加入法的工作曲线，计算水样中Cd2+和Pb2+的含量；

(6) 实验结束，整理实验数据后离开实验室。

五、注意事项：

1．每次测试后，电极要在正电位条件下清洗；

2．加标准液后要搅拌混匀后再进行电化学测试；

六、问题讨论：

1. 能否把富集电位改在铅、镉离子溶出峰峰电位之间？为什么？

2．延长富集时间，铅、镉离子溶出峰峰电流会怎么变？为什么？

3．如果改用线性扫描伏安法测定，其溶出峰峰电流会怎么变？