化学修饰电极在重金属离子检测中的研究与应用

发布时间：2017-11-27 09:14

本文关键词：化学修饰电极在重金属离子检测中的研究与应用

【摘要】：近些年来,各地污染事件频繁的被报道出来,其中重金属污染尤为严重已经引起了社会的广泛关注。因此,在监控和防治重金属污染之前,能够高效、快速的检测重金属离子变得尤为重要。电化学分析的方法因为其具有现场、实时和在线检测等优点而成为目前学者们的研究热点,但研究的关键在于可以研发出灵敏度高、无毒无害、成本低廉又容易制作的的工作电极。本文主要研究的是化学修饰电极作为工作电极对水环境中的重金属离子进行的阳极溶出伏安法的检测,主要的实验研究内容包括:(1)利用制作出的碳糊电极采用差分脉冲溶出伏安法实现了水体中的重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))的同时检测。本章实验主要作为基础实验,在pH=2,0.1mol/L的KCl电解质溶液中,石墨与石蜡质量比为2.12:1的条件下,扫速为100mV/s,-1.0V电位下预富集重金属离子480s,方法具有较高的灵敏度、选择性和重复性。优化条件下,碳糊电极作为工作电极同时检测Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+),线性范围分别为150-400μg/L和100-300μg/L,检出限分别为3.0525μg/L和6.2273μg/L。以人工配制的样品进行回收率测定,回收率为97.387%、97.103%、95.312%。(2)利用水热法制备羟基磷灰石(HAP),修饰到碳糊电极中并采用差分脉冲溶出伏安法对水体中的重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+))进行检测。通过对制得的羟基磷灰石用XRD和SEM进行表征,利用电化学检测得出在水热温度为140℃、水热时间为18h时得到的羟基磷灰石的形貌和检测效果最好。在pH=3,0.1mol/L KCl电解质溶液中,HAP/石墨粉质量百分比为10%的条件下,-1.0V电位下预富集重金属离子300s,方法具有较高的灵敏度、选择性和重复性。优化条件下,HAP-CPE实现了单独检测和同时检测Pb~(2+)、Cd~(2+),单独检测Pb~(2+)、Cd~(2+)线性范围分别为10-350μg/L、5-400μg/L,检出限分别为1.0451μg/L和1.667μg/L,同时检测Pb~(2+)、Cd~(2+),线性范围在10-500μg/L、10-420μg/L,检出限为1.3313μg/L和1.612μg/L。以人工配制的样品进行回收率测定,回收率为98.056%、98.003%。(3)制备了羟基磷灰石和铋膜修饰的碳糊电极,基于差分脉冲伏安法实现了铅和镉的同时检测。实验研究表明铋膜修饰的羟基磷灰石碳糊电极对Pb~(2+)和Cd~(2+)具有更好的吸附能力。优化条件下,在200μg/L的Bi3+溶液中,铋膜修饰羟基磷灰石碳糊电极实现了单独检测和同时检测Pb~(2+)、Cd~(2+),单独检测线性范围分别为20-280μg/L和5-400μg/L,检出限分别为1.252μg/L和1.2445μg/L,同时检测范围在5-250μg/L、30-350μg/L,检出限分别为1.2582μg/L和1.2476μg/L。以人工配制的样品进行回收率测定,回收率为99.4224%、97.8838%。(4)利用水热合成法制备出了碳酸氧铋((BiO)_2CO_3),再将(BiO)_2CO_3修饰到碳糊电极中制备出碳酸氧铋修饰碳糊电极,通过电化学行为特征分析发现碳酸氧铋可以提高检测重金属离子的灵敏度并利用循环伏安法测定重金属元素Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)。通过对扫速和碳粉与碳酸氧铋的参杂含量等实验条件的优化下,在最优条件下,对水体中的重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))分别进行检测,实验结果表明碳酸氧铋修饰碳糊电极循环伏安法检测可提高对金属离子检测的响应灵敏度。在优化条件下,扫速为100mV/s,(BiO)_2CO_3与石墨的质量比为0.5%,Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的浓度范围分别为100-1000μg/L、200-5000μg/L、200-5000μg/L,检出限分别为0.1048mg/L、0.269mg/L、0.498mg/L。平行测定可得其重现性好,但有些许干扰。
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X832

【参考文献】

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