非汞电极电化学测定重金属离子的研究

发布时间：2016-11-18 16:09

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硕士学位论文第三章铋膜电极法同时测定痕量的锌、镉；Ｏ．５ｍｏｌ／Ｌ的硫酸：用移液管移取１８ｍｏｌ／；实验所用水均为二次蒸馏水；３．２．４电极的预处理；先在金相砂纸上，将玻碳电极抛光，再在绒布上依次用；当电极清洗干净以后，电极要用循环伏安法在０．５ｍ；为测试和保证处理过的电极性能符合实验要求，最后电；循环伏安图中的峰电位差在实验室条件下应尽可能的接；３．２．５

硕士学位论文第三章铋膜电极法同时测定痕量的锌、镉、铅、铜的乙酸钠，用二次水溶解，然后转移至２００ｍＬ的容量瓶中，稀释至刻度线。

Ｏ．５ｍｏｌ／Ｌ的硫酸：用移液管移取１８ｍｏｌ／Ｌ的浓硫酸２．７８ｍＬ，转移至１００ｍＬ的容量瓶中，用二次水稀释至刻度线。

实验所用水均为二次蒸馏水。

３．２．４电极的预处理

先在金相砂纸上，将玻碳电极抛光，再在绒布上依次用１．０、０．３ｇｒｎ的Ａ１２０３粉末抛光至镜面状，随后在超声水浴中分别用丙酮、Ｉ：ＩＨＮ０３和蒸馏水超声清洗，每次清洗２．－一３ｍｉｎ，重复清洗三次。

当电极清洗干净以后，电极要用循环伏安法在０．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液中活化，扫描范围．３００＂－＂一１３００ｍＶ，反复扫描，当循环伏安图稳定时停止扫描。

为测试和保证处理过的电极性能符合实验要求，最后电极需在１×１０’３

循环伏安图中的峰电位差在实验室条件下应尽可能的接近６４ｍｏｌ／Ｌ的铁氰化钾溶液扫描，，设定６００＂一．１００ｍＶ无扫描范围，５０ｍＶ／ｓ为扫描速度。ｍＶ，８０ｍＶ以下基本符合要求，只有达到以上条件电极方可在实验室使用，不然要重新处理电极，直到符合以上要求。

３．２．５实验原理

在电解池中，插入玻碳电极、铂电极、甘汞电极，设定参数后进行线性溶出伏安扫描。在选定的电位下，金属离子被预电解，形成类似于汞齐的物质富集在玻碳电极上，静止一段时间后，然后施加扫描电压反向扫描，从铋膜上氧化溶出被还原的金属进入溶液，溶出过程被记录的ｉ．Ｅ曲线，即是溶液的溶出伏安曲线。

３．２．６实验方法

加入一定量的ｚｄ＋、Ｃｄ２＋、ｐｂ２＋、Ｃｕ２＋标准溶液于５０ｍＬ烧杯中，然后加入Ｏ．２ｍｏｌ／Ｌ的ＨＡＣ－ＮａＡＣ电解质溶液１２．５ｍＬ，５ｍｇ／ＬＢｉ”１０ｍＬ，用去离子水稀释至刻度。选用电化学分析分析法中的线性扫描溶出伏安法，．１２００ｍＶ为富集电位，３００Ｓ的富集时间，富集的过程，需要用磁力搅拌器不断的搅拌溶液以加快富集。富集结束，搅拌停止，静止３０Ｓ，然后从起始电位．１５００ｍＶ以１００ｍＶ／ｓ的扫描速度扫描，扫描至下限电４００ｍＶ，记录溶出伏安曲线。

为保证玻碳电极的重现性，使用后的电极，需选用电流一时间法进行极化，在电位为４００ｍＶ下，，运行１２０Ｓ。然后使玻碳电极在０．１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ溶液中溶出，此过程不富集，连续操作多次，当没有峰溶出时，方可重复使用该玻碳电极。３７

硕士学位论文第三章铋膜电极法同时测定痕量的锌、镉、铅、铜３．３结果与讨论

３．３．１电极预处理结果比较

本文所选择的方法是将抛光的玻碳电极依次用丙酮、１：ＩＨＮ０３和蒸馏水超声清洗。然后电极在Ｏ．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液中用循环伏安法活化，扫描范围．３００＂～一１３００ｍＶ，扫描结果见图３．１。电极经超声活化后，表面无有机、无机杂质的存在，且会形成一层键合有羟基和羧基的活化层在玻碳电极表面，再进行重金属测定时，电极表面方便重金属键合，灵敏度被大大提耐７１】。

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电位（Ｖ）

图３－１玻碳电极在０．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液中循环伏安图

最后在铁氰化钾溶液中使用循环伏安法了解电极预处理的效果，观察电化学特性在处理前后电极的区别，如图３．２所示可以看出经Ｏ．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液处理后，Ｆｅ２＋／Ｆｅ３＋氧化还原峰高而窄，对称性较好，Ｆｅ２＋／Ｆｅ３＋氧化还原峰间距的理论值是０．０５９Ｖ，虽然该实验仍未达到，但是可以肯定活化处理对玻碳电极的活性还是大大提高了，说明０．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液能够有效的去除电极表面的杂质，改良电极性能。

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电压（Ｖ）

图３－２玻碳电极在１×１０‘３ｍｏｌ／Ｌ铁氰化钾溶液中的循环伏安图

ａ：未用硫酸清洗；ｂ：使用硫酸清洗

３．３．２测量结束后电极的清洗

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图３－３测量结束后电极的清洗（电流一时问法）

采用电流一时间法，设置４００ｍＶ为恒定电位，扫描１２０Ｓ，如图３—３所示。

然后使工作电极在溶液中溶出，电解质溶液为０．１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ，多次反复操作直至没有峰溶出，此时可重复使用经过上述步骤处理过的玻碳电极。省去了电极的预处理，节省了时间［７２１。３９

硕士学位论文第三章铋膜电极法同时测定痕量的锌、镉、铅、铜３．３．３铋膜电极电位溶出峰

锌、镉、铅、铜离子在铋膜电极上的电位溶出伏安图如图３－４所示。由图３．４可见，Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｕ２＋在铋膜电极上分别在．１．１Ｖ、．Ｏ．８Ｖ、．０．５５Ｖ、０．０４Ｖ产生灵敏的电位溶出峰，而且峰电位较好的分离，可同时测定四种离子。

电位（Ｖ）

图３．４１００嵋／Ｌ的Ｃｕ斗、Ｐｂ２上、Ｃｄ２．、Ｚｎ２＋溶液在铋膜电极上的溶出伏安曲线

３．３．４底液的选择及ｐＨ值的影响

由于在实验过程中需消除溶液中ｉＲ降的影响，这就要求电解液需要有较好的导电性，但去离子水又是不导电的，所以一般加入适量（０．１Ｍ左右）具有离子导电性的支持电解质在水中。加入的支持电解液需：

１）具有范围比较大测定电位（支持电解液很难参与电化学反应）。

２）能够消除ｉＲ降的影响，减少ｉＲ降，迁移电流能被减小，离子强度和扩散系数保持恒定。

３）保持适宜的离子强度。一般情况下，峰高与溶液中盐的浓度成反比关系，浓度升高，峰高减少。

４）不参与溶液的反应，特别是与电极反应相关的物质，不会特性吸附电极表面。

５）与表面活性物质的关系，一般表面活性物质的浓度和测定的灵敏度成反比关系，其浓度越低，灵敏度越高，因此，有时候为掩蔽干扰，可以通过表面活性剂抑制干扰物质的电极反应。研究表明，本实验可得到灵敏且峰形较好的溶出峰在弱酸性介质中。本文

硕士学位论文第三章铋膜电极法同时测定痕量的锌、镉、铅、铜经对比相同酸度的氯化铵、氢氧化钠一磷酸、醋酸一醋酸钠缓冲溶液，最后确定醋酸一醋酸钠为缓冲溶液。在该溶液中能很好的满足实验的要求，而且金属的分离度、灵敏度、重现性都很好。该缓冲溶液ｐＨ值对峰高的关系如图３．５所示，由图可以看出四种离子的峰电流的总体变化趋势是随着缓冲溶液ｐＨ的增大先增后减。其中，Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋、Ｚｎ２＋的变化趋势较为缓和，Ｃｕ２＋的变化趋势曲线较陡峭。Ｐｂ２＋和Ｚｎ２＋在缓冲溶液的ｐＨ为６．０时峰电流达到最大，Ｃｕ２十和Ｃｄ２＋在缓冲溶液的ｐＨ为５．０时峰电流达到最大，实验表明Ｐｂ２＋和Ｚｎ２＋在ｐＨ为５．０时，灵敏度和重现性都能满足实验的要求，我们最后选定的最佳ｐＨ条件是５．０。

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底液ｐＨ值

图３—５底液ｐＨ值对２０嵋皿的Ｃｕ２＋、ＰｂＨ、Ｃｄ抖、Ｚｎ２．峰电流的影响

３．３．５富集时间与富集电位的影响

图３－６为在搅拌条件下溶出峰电流与富集时间的关系、。随着富集时间的增加，锌、镉、铅、铜的富集量增大，且基本呈上升趋势；当富集时间大于３００Ｓ时，上升趋势不明显。测定时，富集时间可根据溶液中待测离子大概浓度的浓度和实验要求选择。本次实验选择富集时间为３００Ｓ。富集电位和峰电流之间也有一定的关系，一般情况下，富集电位的越负，锌、镉、铅、铜的溶出峰电流越大；当低于一１．０Ｖ时，峰电流变化不再明显，但富集电位的变化对溶出峰电流的影响不如富集时间那么大，实验中为避免富集电位更负时其它难还原的离子也在电极上富集产生干扰，同时又考虑灵敏度的因素，因此选择．１．２Ｖ。４１

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