溶出伏安法水体金属离子检测仪和其稳定性研究.PDFVIP

第44卷 第1期 北京化工大学学报(自然科学版) Vol.44,No.1 2017年 Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science) 2017 溶出伏安法水体金属离子检测仪及其稳定性研究 1 1,2 1* 陈摇 冲摇 耿志浩 摇 祁摇 欣 (1.北京化工大学 理学院,北京摇 100029;2.北京农学院食品科学与工程学院,北京摇 102206) 摘摇 要:鉴于环境的重金属污染已经日益成为影响农业生产的重要问题,针对目前很多重金属检测设备价格昂贵 且检测不便等现状,本文设计了一套基于溶出伏安法的水体重金属现场快速检测仪,其核心是工作电极及后续信 号处理电路,并针对这套系统的电极系统、放大电路等的稳定性问题进行了研究;同时测定了Zn离子与Cu离子的 溶出伏安曲线,并进行了标定。 结果表明所设计的系统具有很好的稳定性和可靠性。 关键词:溶出伏安法;水体;Zn离子;Cu离子 中图分类号:O657摇 摇 DOI:10.13543/ j.bhxbzr.2017.01.018 引摇 言 1摇 检测系统框架 近些年大量工业废水未经处理而排放造成的水 由于金属在水溶液中的离子特性,溶出伏安法 污染已经对农业生产构成了严重的威胁,其中一种 是一种方便快捷的重金属检测方法。 其主要工作过 重要的污染因素就是重金属。 虽然人体本身就含有 程可以分为3步:第一步为电解富集阶段,即将工作 很多种重金属元素,例如锌和铜,但是过量摄入则会 电极插入电解池单元中,并对工作电极施加指定波 阻碍铁、锌的吸收,引发脑功能衰退等无法逆转的伤 形,使得水样中的被测重金属离子因发生电化学反 害[1-2]。 因此判断农业生产环境中的一些重金属含 应而富集;第二步为静止阶段,即保证第一步工作电 量是否符合国家标准,已经成为农业生产中必须解决 极上的富集组分处于稳定的状态,并去除其他影响 [3] 测量结果的因素;第三步为溶出阶段,即再次对工作 的重要问题。 根据国家生活饮用水标准GB5749 ,铜 元素与锌元素含量都不得超过1mg/ L,否则视为重 电极施加指定波形电压而使富集的重金属离子溶 金属污染。 出,通过分析溶出时波峰位置大小与位置来判断被 目前,针对环境重金属超标的检测方法有很多 测组分的浓度和种类。 种,但由于检测仪器体积巨大只能在实验室使用,虽 按照溶出伏安法的原理,本文设计的检测系统 然检测灵敏度高,但测量过程复杂、速度慢,对于农 包括收发传输器、微控器、电解池、模拟-数字转换 [4] 器、数字-模拟转换器、电极系统、放大器等,整体框 业生产环境而言,适用性受到限制 。 因此有必要 架与主要工作流程如图1。 设计一种体积更小、操作更简单的可以现场实时检 [5-8] 测的重金属检测系统。 本文基于溶出伏安法 设 计了一套可用于水源、土壤水溶液等的重金属现场 快速检测仪,对其稳定性进行了研究,并测定了Zn 和Cu两种重金属离子不同浓度溶液的溶出伏安曲 线和标准工作曲线,验证了系统的稳定性与可靠性。 图1摇 系统框架与工作流程 Fig.1摇 The system work diagr