液体中多种重金属离子的同时电化学检测制造技术

公开用于检测样品液体中的重金属离子的痕量级别的技术和系统。将电压施加于包括金属络合物的样品液体。测量与金属络合物关联的电流信号。处理测量的电流信号以同时检测与金属络合物关联的两种或更多种金属离子的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液体中多种重金属离子的同时电化学检测
本申请涉及材料的电化学检测。技术背景液体中诸如重金属离子的污染物的检测在测试和保护诸如河川和溪流的水源时 非常重要。基于化学荧光的检测技术需要催化剂酶的存在用于产生闪光。例如，Hach Eclox 快速响应水测试工具包是基于发光氨(luminol)与氧化剂在催化剂酶-山葵过氧化物酶的 存在下的反应。该反应产生闪光，其可以在添加增强剂时被检测到。
技术实现思路
公开了用于材料的电化学检测的技术、系统和装置。具体地，可以使用电化学检测 来检测诸如锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、砷(As)等的重金属离子的痕量级别 (trace level)0在一个方面，检测金属离子的痕量级别包括向感测电极施加电压，同时使得包含 金属络合物的样品液体能够流过该感测电极。响应于施加的电压，周期性地测量与金属络 合物关联的电流信号。处理所述周期性地测量的电流信号，以同时检测与金属络合物关联 的两种或更多种金属离子的存在。实施方式可以可选地包括一个或多个以下特征。施加电压可以包括施加累积电势 继而施加扫描电势。施加扫描电势可以包括施加具有25毫伏(mV)的幅度、4毫伏(mV)的 步进电势、和25赫兹的频率中的至少一个的扫描电势。可以向该感测电极施加电压，同时 使得该样品液体能够流过该感测电极。此外，可以向另一个感测电极施加电压，同时使得另 一种样品液体流过该另一个感测电极。周期性地测量电流信号以同时检测包括锌( )、铅 0 )、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)和砷(As)中的两种或更多种的两种或更多种金属离子的存 在。施加电压可以包括向包括铋、金、碳和汞中的至少一个的感测电极施加电压。此外，施 加电压可以包括在包括筛网印刷电极的感测电极上施加电压。测量电流信号可以包括测量 伏安信号。测量伏安信号可以包括使用溶出(stripping)伏安计测量伏安信号。使用溶出 伏安计测量伏安信号可以包括使用一次性(disposable)溶出伏安计测量伏安信号。此外， 可以在使得该样品液体流经该容器之前利用缓冲器预处理该样品液体。在另一个方面，用于检测重金属离子的痕量级别的系统包括检测设备和数据处理 设备。该检测设备包括容器，至少部分地将样品液体容纳在该容器中，其中该样品液体包括 一种或多种金属络合物。该检测设备进一步包括导电部件，至少部分地浸没在该样品液体 中。该容器、该溶液和该导电部件被配置为测量与每种金属络合物对应的伏安信号。该导 电部件包括串联电连接的两个或更多个感测电极；以及参考电极，耦接到所述串联连接 的感测电极并且在所述感测电极之间共享。该数据处理设备被配置为基于测量的伏安信号 同时识别与金属络合物关联的两种或更多种金属离子。实施方式可以可选地包括一个或多个以下特征。该导电部件可以包括铋、金、碳或汞中的至少一个。该导电部件可以包括筛网印刷电极。该检测设备可以被配置为溶出伏安 计。该溶出伏安计可以包括一次性溶出伏安计。此外，该检测设备可以被配置为通过施加 累积电势继而施加扫描电势来测量伏安信号。该系统还可以包括连接到该容器的样品入口 和样品出口，以使得该样品液体能够流经该检测设备。将该容器成形为形成使得样品液体 能够流经该容器并且流过该导电部件的流动通道。此外，该数据处理设备被配置为在该样 品液体流过该导电部件的同时周期性地测量伏安信号。将该容器成形为形成使得该样品液 体能够流经该容器并且流过所述感测电极中的一个、而且使得另一种样品液体能够流经该 容器并且流过所述感测电极中的另一个的两个或更多个通道。此外，该数据处理设备被配 置为在该样品液体流过所述感测电极中的一个并且另一种样品液体流过另一个感测电极 的同时周期性地测量伏安信号。本说明书中描述的主题潜在地可以提供一个或多个以下优点。本说明书中描述的 技术和系统可以被实现为小型化的电化学分析器以最小化或降低成本。小型化的电化学分 析器可以通过利用集成的附件(auxiliary)和参考电极实现筛网印刷电极来进一步降低 成本。筛网印刷电极可以是一次性的以便于替换。此外，该电化学分析器可以使用多个筛 网印刷电极来同时检测多种重金属离子。为了检测多种重金属离子，该电化学分析器可以 使用诸如溶出伏安法的分析技术。该小型化的电化学分析器可以检测PPt范围(ng/L)内 的金属离子的痕量级别。此外，本说明书描述的系统和技术可以提供伏安信号的在线测量。本说明书中描述的主题可以被实现为用于检测诸如锌、铅、镉、铜、汞、砷等的材料 的存在的电化学方法或系统。附图说明图Ia是示出用于检测各种重金属离子的设备的开放组态的框图Ib是示出用于检测各种重金属离子的设备的闭合组态的框图2是示出示例样品到电极接口的框图3是用于检测多种重金属离子的示例过程的过程流程图4示出不同的重金属离子的示例电流-电压关系；图5示出不同的重金属离子的示例校准曲线(电流-浓度相关)；图6示出各种重金属离子的痕量级别的方波吸收溶出伏安信号；图7是使用电化学检测来检测多种重金属离子的系统；图8示出包括多个工作电极的示例筛网印刷电极；以及各个附图中类似的参考符号和标示指示类似的元件。具体实施方式公开了用于检测诸如水的液体中的材料的技术和系统。具体地，提供用于检测水 中诸如锌、铅、镉、铜、汞、砷等的重金属离子的痕量级别的电化学检测设备。例如，该电化学 检测设备可以使用诸如溶出伏安法的分析技术。可以使用溶出伏安法作为用于检测多种含水样品中的重金属离子的分析工具。溶 出伏安法可以实现为多种配置，诸如沉淀溶出伏安法和吸收溶出伏安法。本说明书中描述 的示例技术、系统和装置使用吸收溶出伏安法。吸收溶出分析涉及利用配位体(Iigand)(例如，氯冉酸盐或酯(CAA))形成、吸收积累和减少痕量金属(例如，钼(Mo))的表面活性 络合物。因而，可以使用吸收溶出来测量存在配位体的金属(例如，金属络合物)的浓度。 可以采用合适的螯合剂或配位体。图Ia示出用于检测液体中重金属离子的痕量级别的示例设备100。设备100可以 使用诸如吸收溶出伏安法的分析过程来检测液体中的诸如锌、铅、镉、铜、汞、砷等的重金属 离子。设备100包括参考电极140、感测或工作电极150、以及用于至少部分地容纳液体的 槽(housing)或容器125。当设备100被实现为通流(flow-through)设备时，容器125中 实际上仅仅容纳目标液体的一部分。在一些实施方式中，设备100可以可选地包括辅助参 考电极(未示出)。参考电极140是被构造为至少部分地导电的导电部件。可以使用各种导电材料来 实现参考电极140。例如，可以使用被提供作为电极的修改的银线(例如，当涂有AgCl并浸 于记录溶液中的银/氯化银(Ag/AgCl))。可以使用诸如碳胶电极、玻璃碳电极、赤碳电级、网状碳电级等的多种碳电极中的 任何一种来实现感测电极150。可以使用诸如金属电极的其他合适的导电电极。金属电极 可以包括例如金、汞和铋电极。此外，感测电极150可以包括涂有或镀有铋的导电电极。替 换地，可以使用具有包含铋的分析物溶液的导电电极。基于铋的电极可以提供良好的导电 性和低的毒性。在一些实施方式中，感测电极150可以涂有或镀有包含诸如铋的导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　　向感测电极施加电压，同时使包含金属络合物的样品液体流过该感测电极；　　响应于施加的电压，周期性地测量与金属络合物关联的电流信号；　　处理所述周期性地测量的电流信号，以同时检测与金属络合物关联的两种或更多种金属离子的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里斯托特里斯迪米特拉科波洛斯，约瑟夫王，斯蒂芬马比克，塞莱恩格里帕，帕斯卡尔拉贾戈帕兰，
申请(专利权)人：代表亚利桑那大学的亚利桑那校董会，美丽波公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]