线性伏安法测定废水中的镉离子含1.docx

线性扫描伏安法测定废水中的镉离子含量 化学与化学工程学院 分析科学研究所 中山大学，广东510275 摘要 本实验利用线性扫描伏安法扫描废水中镉离子浓度，使用铋膜碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，Pt为辅助电极的三电极系统，在CHI660A电化学工作站采用常规峰电流对镉离子浓度作回归方程，结果测得：利用常规峰电流测定废水中镉含量为：0.02319mg/L。 关键词 线性扫描伏安法 镉离子 常规峰电流 半微分峰电流 0 引言 镉（Cadmium）是一种重金属，与氧、氯、硫等化学元素形成无机化合物分布于自然界中。人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。镉在工业中有广泛应用，如电池、电镀合金、油漆和塑料等的生产和使用。镉对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性，且环境中的镉不能生物降解，所以现今镉的污染已经处于较为严重的状况[1]。 目前国家对于镉离子分析的标准测定方法有：无火焰原子吸收分光光度法、火焰原子吸收分光光度法、双硫脉分光光度法[2]。 伏安法和极谱法是一种特殊的电解方法。以小面积、易极化的电极为工作电极，以大面积、不易极化的电极为参比电极组成电解池，电解被分析物质的稀溶液，由所测得的电流－电压特性曲线来进行定性和定量分析的方法。使用滴汞电极或其他表面能够周期性更新的液体电极者称极谱法,使用表面静止的液体或固体电极者称伏安法。伏安法由极谱法发展而来，后者是伏安法的特例。极谱法的使用涉及到汞，毒性问题较为严重；且若采用极谱法，则需要消除氧波（加入Na2SO3、抗坏血酸、通惰性气体或N2保护）和极谱极大（加入一些表面活性物质如明胶、PVA、Triton X-100等）的干扰，过程较为繁琐。由于线性扫描伏安法扫描的速度比较快，氧波和前波的干扰很小，可不除氧，前放电物质存在也不干扰测定[3]。 伏安法作为一种非分析方法，主要用于研究各种介质中的氧化还原过程、表面吸附过程以及化学修饰电极表面电子转移机制。伏安法选择性和灵敏度较高，而且随着低成本的电子放大装置出现，伏安法开始大量用于医药、生物和环境分析中[4]。相对于其他测定痕量镉的方法包括ICP-AES[5]，火焰原子光谱法[2]等，这些方法同样需要绘制回归方程，相对误差较大（在1%-5%左右），相关系数R一般比较低。而采用线性伏安法仪器造价低廉、灵敏度高、有一定精确度、测试速度快、维护成本较低、携带方便。 综上所述，本实验中将采用线性扫描伏安法对废水样品中镉离子浓度进行测量。 1 实验部分 1.1仪器和试剂 仪器：（1）CHI660A 电化学工作站（2）三电极系统：铋膜电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，Pt为辅助电极。 试剂：（1）5000ppm硝酸铋（A.R.）储备液；（2）5000ppm溴化钾（A.R.）储备液；（3）醋酸 - 醋酸钠缓冲液 (pH=4.7)；（4）镀铋液 (500ppm)；（5）0.5 mg/mLCd2+标准溶液；（6）样品溶液：含Cd2+的废水样（已含缓冲液）。 1.2实验过程 1.2.1玻碳铋膜电极的制备 （1）取少量三氧化二铝固体粉末于鹿皮上，滴加少量超纯水使其溶解，将玻碳电极置于其上-轻地反复打磨抛光（必要时用 2mol/L 硝酸溶液浸泡 20min）。用超纯水冲洗电极，并用滤纸擦干（注意不要碰到玻碳电极表面），插入电极接头中备用。 （2）取适量镀铋液于电解池中，插入三电极，连接好电极线。 （3）依次打开计算机、电化学工作站，选择电流-时间曲线法（Setup-Technique-Amperometry i-t Curve），对参数进行设置。镀好的玻碳铋膜电极保存在超纯水备用。 1.2.2测量方法 （1）取 6 个25.00 mL容量瓶，用吸量管分别准确加入0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mLCd标准溶液，加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液稀释至刻度，摇匀。 （2）选择线性扫描伏安法（Setup--Technique-LinearSweep oltammetry）并设置相关参数，注意其中静止时间（Quiet Time）需要设置为30s或以上，目的是为了消除前次测定后所带来的误差，提高实验的精度。由于铋膜类似于汞膜，具有一定的记忆效应，通过静止30s或更长时间可以让原本与铋膜形成镉-铋齐的镉原子氧化为镉离子，重新回到溶液中。 （3）溶液按由稀至浓的顺序倒入电解池中进行测定。点击“电化学工作站” 工具栏上的“Run”图标，开始扫描过程。扫描结束后，点击工具栏中的“DataPlot”图标，这时将自动给出伏安峰的“Ep-峰电流”等数据。每个样品溶液测2-3次，取其平均值作为峰电流数据。点击“Save as”图标保存伏安图。点击“Convolution”中的“Semi-derivativ