一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法技术

本发明专利技术涉及一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法，属于重金属离子检测技术领域。本发明专利技术以离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂柱电极为对电极，利用示差脉冲伏安法对不同As(III)浓度的缓冲溶液B进行测定，绘制示差脉冲曲线，以峰电流和As(III)浓度关系绘制得到标准曲线；其中离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极为IIM

【技术实现步骤摘要】
一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法


[0001]本专利技术涉及一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法，属于重金属离子检测


技术介绍

[0002]砷(Arsenic)，俗称砒，化学元素符号As。砷及其化合物被广泛地运用在农药、除草剂、杀虫剂及多种合金中。其化合物三氧化二砷被称为砒霜，是一种强毒性物质。自然界中的砷常见有四种氧化态:As(－III)、As(0)、As(III)和As(V)。水环境中主要以(有氧环境)和H3AsO3、(无氧环境)形式存在。砷的毒性取决于砷的化学形态。亚砷酸盐(III)毒性较砷酸盐(V)的毒性更大，这是因为它能与巯基结合，抑制了许多蛋白质的功能。已经发现过量的砷会引起各种副作用，例如神经，泌尿系统和心血管系统的功能障碍，严重危害到人类的健康发展。
[0003]砷及其盐类的检测，可通过检测受砷污染的水体或摄入砷人群的血液、尿液等来判断是否砷超标及砷中毒。然而，环境水样及生物检材(血样、尿样、唾液及毛发等)的成分复杂，存在大量的代谢产物等干扰物，使得在实际检材中对砷的定性、定量分析存在较大难度。此外，随着近年来砷相关产品的滥用增多，环境部门需要对可能受污染的水体现场进行快速筛查和鉴定，对砷的检测技术和方法提出了新的需求。因此，建立准确、灵敏、快速、具有较强分离能力的检测砷类重金属的技术方法，不仅可为砷的来源提供依据，对于快速的水质监测以及保障人类健康安全同样具有重要意义。
[0004]迄今为止，用于测定水体中重金属离子的方法多种多样，如原子吸收光谱、电感耦合等离子体/原子发射光谱、电感耦合等离子体质谱等。这些方法虽具一定的优势，有些甚至已经在实际检测中得到了应用，但它们大多需要对样品进行预处理，去除干扰杂质，富集痕量待测组分。特别是针对成分复杂样品、需大规模检测的情况时，这些方法存在耗时、复杂、仪器昂贵、专业化操作和难以小型化的缺点，再加上很多重金属污染地需要进行现场测定，庞大的分析仪器使得户外监测某一种或数种有毒重金属物质成为几乎不可能完成的任务，此外它们需要预处理步骤，不适合进行现场的快速检测。
[0005]电化学传感器是一种基于待测物的电化学性质并将待测物化学量转变成可利用的电信号的器件，它通过将与被测物之间相互作用的化学能转换成有用的分析信号，实验周期短，从而可以连续快速对被测物进行分析检测。但由于砷的电化学活性弱，现今运用电化学方法检测砷的研究选择间接检测居多。比如，通过将三氧化锶(SrTiO3)装饰β环糊精(β
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CD)纳米复合改性玻碳电极制得了砷的电化学传感器，在磷酸盐溶液中，通过示差脉冲伏安法和计时电流法对砷进行测定；结果表明，采用计时电流法检测时，砷浓度在10至140μM范围内有良好的线性关系，检测限(LOD)为0.02μM，用于定量测定样品溶液中的As(III)；另外，以铱改性硼掺杂金刚石电极为工作电极测定砷，但检测限表现不足，仅有4.64μM。

技术实现思路

[0006]针对现有检测方法中为避免生物检材中干扰物影响检测结果，需要对样品进行大量的预处理工作，检测周期长，无法完成现场快速检测的问题，本专利技术提供一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法，即以IIM
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Nano
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Au修饰电极作为工作电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂柱电极作为对电极，利用示差脉冲伏安法对As(III)重金属进行测定；具有检测灵敏度高，线性范围宽，稳定性好，抗干扰能力强的特点。
[0007]一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法，具体步骤如下：
[0008](1)以离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂柱电极为对电极，利用示差脉冲伏安法对不同As(III)浓度的缓冲溶液B进行测定，绘制示差脉冲曲线，以峰电流和As(III)浓度关系绘制得到标准曲线；其中离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极为IIM
‑
Nano
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Au修饰电极，缓冲溶液B中As(III)浓度为9.9
×
10
‑
12
～6.1
×
10
‑5mol/L；
[0009](2)将离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极、参比电极和对电极放入盛有待测As(III)重金属样品液的测量池中，采用示差脉冲伏安法以步骤(1)相同的条件测定待测As(III)重金属样品液，绘制示差脉冲曲线，得到As(III)的峰电流，将As(III)的峰电流代入步骤(1)标准曲线得到待测As(III)重金属样品液中As(III)重金属浓度。
[0010]所述步骤(1)离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极的制备方法，具体步骤如下：
[0011]1)玻碳电极预处理：将抛光后的玻碳电极置于缓冲溶液A中进行循环伏安法扫描至得到稳定的伏安图；
[0012]2)预处理的玻碳电极置于硫酸溶液中，在搅拌条件下进行循环伏安法扫描激活至得到稳定的伏安图，取出玻碳电极，并用超纯水洗涤，氮气干燥即得激活的玻碳电极；
[0013]3)将激活的玻碳电极浸入三氯化金溶液中，在激活的玻碳电极表面经循环伏安法电聚合得到纳米金，取出电极，采用超纯水洗涤并晾干，得到Nano
‑
Au改性电极；
[0014]4)将含As(III)印迹聚合液滴涂至Nano
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Au电极表面，然后迅速盖上盖玻片辅助成膜，置于红外光下进行光聚合；反应结束后自然冷却至室温，然后将电极悬置于超纯水下2～5cm处过夜，待盖玻片脱落后，电极经甲醇
‑
乙酸(9∶1v/v)洗脱去除印迹离子As(III)、超纯水洗涤得到IIM
‑
Nano
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Au修饰电极，置于冰箱保鲜层内保存。
[0015]所述步骤1)缓冲溶液A的pH值为5～9，缓冲溶液A中含有0.1mol/L的氯化钾，5mmol/L的K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]，循环伏安法的电压范围为－0.2～0.6V，扫描速率为20～120mV/s，平衡时间为10s。
[0016]所述步骤2)硫酸溶液的浓度为0.05～0.5mol/L，循环伏安法的电压范围为－0.3～1.3V，扫描速率为50～100mV/s。
[0017]所述步骤3)三氯化金溶液的浓度为0.01～0.1g/L，循环伏安法电聚合的电位范围为－0.2～1.0V，扫描速率为50～80mV/s，循环伏安法电聚合次数为1～3次，每次电聚合的循环扫描次数10～50次。
[0018]所述步骤4)含As(III)印迹聚合液的溶剂为甲醇
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乙腈，含As(III)印迹聚合液中含有亚砷酸钠(NaAsO2)0.0125～0.05mmol/L，α
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甲基丙烯酸(MAA)0.05～0.2mol/L，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)0.5～2mol/L，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0275～0.11mmol/L。
[0019]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种痕量As(III)重金属的电化学检测方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)以离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂柱电极为对电极，利用示差脉冲伏安法对不同As(III)浓度的缓冲溶液B进行测定，绘制示差脉冲曲线，以峰电流和As(III)浓度关系绘制得到标准曲线；其中离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极为IIM
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Nano
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Au修饰电极，缓冲溶液B中As(III)浓度为9.9
×
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12
～6.1
×
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‑5mol/L；(2)将离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极、参比电极和对电极放入盛有待测As(III)重金属样品液的测量池中，采用示差脉冲伏安法以步骤(1)相同的条件测定待测As(III)重金属样品液，绘制示差脉冲曲线，得到As(III)的峰电流，将As(III)的峰电流代入步骤(1)标准曲线得到待测As(III)重金属样品液中As(III)重金属浓度。2.根据权利要求1所述痕量As(III)重金属的电化学检测方法，其特征在于：步骤(1)离子印迹聚合膜修饰的玻碳电极的制备方法，具体步骤如下：1)玻碳电极预处理：将抛光后的玻碳电极置于缓冲溶液A中进行循环伏安法扫描至得到稳定的伏安图；2)预处理的玻碳电极置于硫酸溶液中，在搅拌条件下进行循环伏安法扫描激活至得到稳定的伏安图，取出玻碳电极，并用超纯水洗涤，氮气干燥即得激活的玻碳电极；3)将激活的玻碳电极浸入三氯化金溶液中，在激活的玻碳电极表面经循环伏安法电聚合得到纳米金，取出电极，采用超纯水洗涤并晾干，得到Nano
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Au改性电极；4)将含As(III)印迹聚合液滴涂至经Nano
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Au改性的电极表面，然后迅速盖上盖玻片辅助成膜，置于红外光下进行光聚合；反应结束后自然冷却至室温，然后将电极悬置于超纯水下2～5cm处过夜，待盖玻片脱落后，电极经甲醇
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乙酸洗脱去除去印迹离子As(III)、超纯水洗涤得到IIM
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Nano
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Au修饰电极，置于冰箱保鲜层内保存。3.根据权利要求2所述痕量As(III)重金属的电化学检测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀华，付开新，杨臣，罗智庭，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：