锌增强溶出伏安法测定水中铅镉的研究与应用

摘要

近年来，淡水中重金属铅镉污染事件增多，严重影响人民生活，破坏生态，直接危害人体健康;因而水中重金属铅、镉的在线监测就显得尤为迫切。溶出伏安法因其具有高灵敏度和低检出限的优点，一直是重金属检测仪器小型化的关键技术，但工作电极稳定性和重现性是该技术发展的瓶颈。
　　 本文通过循环伏安法，铅镉溶出性能等评价标准优化了溶出分析系统，选择汞膜电极(TMFE)和Nafion-TMFE为工作电极，0.1mol/L NH4NO3为支持电解质，原位微分脉冲溶出测定铅镉。研究了TMFE对铅镉的活化过程，发现活化时间与开路静置时间和体系待测物浓度相关，开路静置时间越久活化时间越长，体系待测物浓度越大活化时间越短;采用交流活化缩短TMFE对铅镉活化时间，发现交流活化只在开路静置短时间内(低于1h)对电极恢复活化有效;通过添加淀粉和亚硫酸钠，排除电极失活根本原因是由有机小分子和体系溶解氧的干扰;TMFE失活和活化机制可视作在不同状态下的两种平衡转变，即电极开路静置电极界面形成稳定水化层为失活过程，破除水化层建立动态平衡即活化过程。
　　 试验研究了锌铅镉金属间作用，锌增强溶出伏安法测定铅镉作用主要体现在两个方面:一、缩短了TMFE测定铅镉的活化时间，相同条件下只需未加锌的40％活化时间，且对铅镉溶出电流有一次性增长现象;二、锌的加入增强了电极测试过程的稳定性，相同条件下，加锌前后平行10次测定相对标准偏差(RSD)由9％左右降为4％以下。锌增强溶出分析测定铅镉的机制可视作锌镉铅共沉积TMFE中，电极中锌对溶液中铅镉离子有置换作用，降低了体系中铅镉离子还原的活化能。采用Nafion-TMFE，加锌活化，对康师傅矿泉水，盐城自来水，通榆河水以及天能电池厂四种水样中铅镉含量直接进行测定。实验测得盐城自来水样品加铅回收率为100.6％～105.2％，平均回收率为102.2％;加镉回收率为101.3％～103.9％，平均回收率为102.6％。Nafion-TMFE所得到的数据有连续性，同一体系铅镉峰电流值一个月内标准偏差低于4％，可用于常规水体在线检测。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 铅镉检测的主要方法

1．2．1 光谱法检测

1．2．2 电化学检测

1．3 本课题的研究目的及意义

第二章 实验部分

2．1 试剂药品与仪器

2．1．1 试剂药品

2．1．2 仪器

2．2 实验

2．2．1 工作电极制备

2．2．2 标准溶液配制

2．3 数据处理

2．3．1 标准曲线法

2．3．2 标准加入法

2．4 本章小结

第三章 溶出系统优化

3．1 引言

3．2 结果及讨论

3．2．1 溶出方法选择

3．2．2 同位(in-Situ)富集与原位(on-Situ)富集

3．2．3 工作电极的伏安特性

3．2．4 TMFE与BDD电极溶出性能

3．2．5 溶出伏安参数设定优化

3．2．6 伏安方法选择

3．2．7 搅拌速度优化

3．2．8 支持电解质与pH

3．2．9 Nafion修饰量

3．3 本章小结

第四章 TMFE失活与活化研究

4．1 引言

4．2 结果及讨论

4．2．1 体系待测物浓度与开路静置时间对TMFE活化影响

4．2．2 TMFE失活与活化机制

4．2．3 常规增强TMFE活化方法

4．2．4 氯离子对TMFE的影响

4．2．5 溶出叉峰形成分析

4．2．6 本章小结

第五章 锌增强溶出分析测定铅镉

5．1 引言

5．2 结果及讨论

5．2．1 镉对铅溶出增强作用

5．2．2 锌对铅溶出增强作用

5．2．3 锌对镉铅溶出增强作用

5．2．4 锌量确定

5．2．5 锌增强TMFE活化机制

5．2．6 水样试验

5．3 本章小结

第六章 实际样品分析

6．1 引言

6．2 结果及讨论

6．2．1 铝、镉离子的线性范围和检出限

6．2．2 干扰试验

6．2．3 水样检测

6．2．4 回收率试验

6．2．5 长期稳定性试验

6．2．6 测试注意事项

6．3 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间论文发表情况