测定水中氧化性金属离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定水中氧化性金属离子的方法，属于环境监测的技术领域。本发明专利技术将萃取有碘的有机溶剂注入玻璃微管中。然后，将铂丝插入玻璃微管中，在前端封口形成铂电极即工作电极，使之恰好位于下方不含碘离子的电解质溶液界面上，形成液／液界面。将参比电极、辅助电极和工作电极都固定好后，连接电化学分析仪，然后通过方波伏安法或循环伏安法进行电化学分析，测定水体中具有强氧化性的金属离子。由于有机溶剂ＭＩＢＫ低毒、不溶于水的特性，克服了传统滴汞电极的环境危害等特点，并且操作简便，灵敏度高，价格低，可对工业废水中具有氧化性的金属离子进行测定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电化学的
的检测方法，具体是一种测定水中氧化性 金属离子的方法。
技术介绍
具有氧化性的金属离子，包括Cr(VI)、 Oj2+等。其中Cr(VI)常在电化学工业 中作为铬酸。此外还用于色素中的着色剂(亦即铬酸铅)及冷却水循环系统中。 Cr(VI)为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感，更可能造成遗传 性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。因此Cr(VI)是水质污染控制 的一项重要指标。铜是人体所必须的微量元素，缺铜会产生贫血，腹泄等病症，但过多摄入铜 亦会产生危害。铜对水生生物的危害较大，铜对水生生物的毒性与其形态有关， 游离铜离子的毒性比络合态铜大得多。铜的主要污染源是电渡、冶炼、五金加工、 矿山开采、石油化工和化学工业等部门排放的废水。因此0/+也是工业废水污染 控制的一项重要指标。测定水体中重金属离子目前广泛采用的有分光光度法、原子吸收分光光度 法、阳极溶出伏安法及容量法等，尤以前两种用的最多，容量法多用于常量分析。 其中分光光度法，原子吸收分光光度法等这些测试技术，需要大型的分析仪器(如 光化学法和色谱法)，不适合携带和现场分析，并且不能进行在线监测。相反， 电化学方法中的极谱法，它不需要复杂的仪器而且可完全更新界面以避免干扰， 并可对重金属离子进行灵敏检测。但是它的主要缺点是需要用汞，汞本身就具有 很高的毒性，对于环境和操作人员会带来难以逆转的危害。在两互不相溶电解质溶液界面上(ITIES)的电化学研究有着广泛的应用，如 膜分离、离子选择性电极、溶剂萃取以及模拟生物膜等，已经有相当数量的有机 溶剂，如硝基苯、1，2-二氯乙烷、苯乙酮、氯苯和硝基苯混合物等被用作研究液 /液界面的有机溶剂，但由于这些溶剂具有较高的毒性，对环境会造成一定的污染而不能被广泛应用。为了克服这些缺点，1984年Koczorwski等以及Cheng在 《J.Electroanal.Chem.》(《电分析化学》)发表文章分别提出利用直流和交 流循环伏安法研究水/甲基异丁酮(MIBK)体系，水/2-庚酮和水/2-辛酮界面的离 子迁移自由能，脂肪酮类有机试剂相对于常用的硝基苯、1,2-二氯乙垸毒性较大 的有机试剂而言具有更好的实用意义。然而在利用这些试剂进行分析测试时，必 须采用四电极体系，而且它们本身的介电常数较低"约为io)需要在水相和有 机相中都加入支持电解质，它们过窄的电化学窗口限制了脂肪酮的应用。1994 年Osborne等在《J. Electroanal. Chem.》上发表文章中建议在水相中不加入支 持电极质，而增加有机相支持电解质的浓度，利用单个微孔界面扩展电化学窗口 。 经对现有技术的文献检索发现，1998年Shi等在《J. Phys. Chem. B》(《物 理化学B》)1998年第102期第9850页上发表的文献Simple Electrochemical Procedure for Measuring the Rates of Electron Transfer across Liquid/Liquid Irrterfaces Formed by Coating Graphite Electrodes with Thin Layers of Nitrobenzene (薄层硝基苯涂层石墨电极形成的液/液界面处电子迁 移速率测定的简单电化学方法)发展了薄层伏安法研究液/液界面的离子迁移。 Scholz等在《Electrochemistry Co腿unications》(《电化学通讯》)2000 年第二期第112页上发表的文献A new access to Gibbs energies of transfer of ions across liquid! liquid interfaces and a new method to study electrochemical processes at well-defined three-phase junctions (离子 在液/液界面处迁移的吉布斯自由能测定新方法以及三相电极的电化学过程研究新方法)中报道了研究液/液界面离子迁移的新方法三相电极法。它最大的优 点是在进行电化学研究时，在水相和有机相中都无需加入支持电解质。但很少有 人利用脂肪酮作为有机相，因为它们的比重都比水轻，不易在电极上形成所需的 液滴(膜)，对于利用液/液界面电分析法定量分析金属离子浓度的方法就更少。总之，在液/液界面离子转移反应基础上的电化学分析方法将得到很大的发 展，可以将它用于对于重金属离子检测等方面。但是满足环境监测的液/液界面 电分析的有机溶剂不是很多，现在使用的溶剂主要是硝基苯、1， 2-二氯乙垸等， 它们都具有较高的毒性，在环境友好方面和使用汞没有很大的差别。所以发展液/液界面电化学分析的首要问题就是要找到低毒性的有机溶剂。另外，现在对金属离子的研究，还局限在NH/， Na+， K+等金属离子上，对重金属离子如铜，铅的 研究并不多。随着汞的用量越来越受到限制， 一旦在上述这些方面有所突破，液 /液界面离子转移反应基础上的电化学分析方法将能逐步取代滴汞极谱分析，成 为简便、快捷、经济实用，可用于现场或在线监测的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种测定水中氧化性金属离 子的方法，具有工艺简单，环境友好，灵敏度高，能对废水中微量或痕量的氧化 性金属离子进行分析测定。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术采用电化学三电极测试系统，将 铀丝插入毛细管中，在前端封口形成铂电极。将这电极插入含有萃取碘的玻璃微 管中，然后将这组合电极插入水溶液中，形成液/液界面。研究玻璃微管中的碘 在液/液界面处的电化学特性，由于碘的来源可以通过碘离子和强氧化剂的反应 生成，从而通过一定的计量关系可以间接测定水体中具有强氧化性的金属离子。本专利技术包括如下步骤第一步在萃取过程。首先，将不同浓度的氧化性金属离子与过量的KI反应 生成12。然后，采用有机溶剂将12萃取到有机相中。第二步液/液界面电化学分析过程。首先，将萃取有碘的有机溶剂注入玻 璃微管中。然后，将铂丝插入玻璃微管中，在前端封口形成铂电极即工作电极， 使之恰好位于下方不含碘离子的电解质溶液界面上界面上，形成液/液界面。将 参比电极、辅助电极和工作电极都固定好后，连接电化学分析仪，然后通过方波 伏安法或循环伏安法进行电化学分析，测定水体中具有强氧化性的金属离子。所述的参比电极为甘汞电极。所述的辅助电极为铂电极。所述的液/液界面，其面积在同一次测定过程中，应保持不变。 所述的有机溶剂可以采用4_甲基_2 —戊酮(MIBK)，硝基苯(NB)，苯乙酮 (ACP)、乙酰丙酮、1， 2-二氯乙烷(DCE)、四氯化碳等有机溶剂，其中优选甲 基异丁酮，其毒性相对较小，介电常数不是很低，适用于三电极体系。所述的不含碘离子的电解质溶液，其电解质选用如腿03、 NaCl、 LiCl、 KC1 等，优选KC1。所述的方波伏安法，其扫描电位范围-0.2V 1.2V，振幅O. 15V，扫描电位增 幅0.006V，频率10Hz，静置时间Os。所述循环伏安法，扫描电位范围-0.5 +0.7Vv本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定水中氧化性金属离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：　第一步：在萃取过程　首先，将不同浓度的氧化性金属离子与过量的ＫＩ反应生成Ｉ↓［２］，然后，采用有机溶剂将Ｉ↓［２］萃取到有机相中；　第二步：液／液界面电化学分析过程　首先，将萃取有碘的有机溶剂注入玻璃微管中，然后，将铂丝插入玻璃微管中，在前端封口形成铂电极即工作电极，使之恰好位于下方不含碘离子的电解质溶液界面上，形成液／液界面，将参比电极、辅助电极和工作电极都固定好后，连接电化学分析仪，然后通过方波伏安法或循环伏安法进行电化学分析，测定水体中具有强氧化性的金属离子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，谢少艾，史常艳，舒菲菲，王硕，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]