本发明专利技术涉及重金属离子的检测，具体地说是一种检测低浓度重金属离子的方法及其装置。将离子选择性电极插入含有10-2-10-5M高浓度的待测离子的溶液中，施加-1×10-4μA--1×102μA脉冲电流，使得临近的两个高浓度的待测溶液成能斯特响应，所述离子选择性电极底部黏附聚合物敏感膜；以上述含较低浓度待测离子的溶液的电位值作为基准，测定基准以下浓度的含待测离子的溶液的能斯特响应，直至达到该离子的最低检出限；根据上述测定值外加电流与溶液浓度值绘制标准曲线；采用逐渐逼近法，测定未知浓度的待测离子溶液，根据施加电流和所得电位值与标准曲线，获得样品溶液的浓度。本发明专利技术显著降低了离子选择性电极的检出限，提高了电极的灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属离子的检测，具体地说是一种检测低浓度重金属离子的方法及其装置。
技术介绍
随着工业的迅速发展，越来越多的重金属离子被排放到河流中，最终汇集流入海洋，引起海水日益严重的污染问题。受到污染的海水不仅会危及海水中的微生物，破坏生态环境，还会危害人类的身体健康，因此，对海水中重金属离子的检测非常必要。目前重金属离子的检测方法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、质谱法，及 ICP-MS等，但是这些方法仪器昂贵、笨重、费时费力，且很难实现现场快速检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述不足之处提供一种检测低浓度重金属离子的方法及其装置。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为一种检测低浓度重金属离子的方法a.将离子选择性电极插入含有KT2-IOl高浓度的待测离子的溶液中，施加-1 X IO-4 μ A-I XlO2UA脉冲电流，使得临近的两个高浓度的待测溶液成能斯特响应，所述离子选择性电极底部黏附聚合物敏感膜；b.以上述含较低浓度待测离子的溶液的电位值作为基准，施加脉冲电流，测定基准以下浓度的含待测离子的溶液的能斯特响应，每测定一个浓度的含待测离子的溶液后， 再以相同脉冲电流测定不含待测离子的背景溶液，直到含待测离子溶液的电位值与背景溶液的电位值相差小于5mV，即达到该离子的最低检出限；c.根据上述测定值外加电流与溶液浓度值绘制标准曲线；d.采用逐渐逼近法，测定未知浓度的待测离子溶液，根据施加电流和所得电位值与标准曲线，获得样品溶液的浓度。所述离子选择性电极头上黏附聚合物敏感膜为聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和亲脂性盐按重量份数比为20-40 40-80 0.1-10 1_20混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌使之成为均勻溶液，混勻后在室温下放置，使溶剂自然挥发，即得到弹性聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亚胺、 橡胶或溶胶凝胶膜；增塑剂为邻-硝基苯辛醚(O-NP0E)、二 -2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛酯；离子载体为铁离子载体、铜离子载体、银离子载体、锌离子载体、镉离子载体、汞离子载体、铬离子载体1或铅离子载体；亲脂性盐为ETH500。所述逐渐逼近法为首先假设样品溶液的浓度为C1-C2之间，根据标准曲线所得的脉冲电流测定浓度为C1和C2溶液的电位值，然后假设样品溶液的浓度为C#，C#= Ca, Ca 所对应的标准曲线的电位值为Ea，极化电流为Ia，则对样品溶液施加脉冲电流Ia，如果C#<Ca，那么所施加的外加电流太小，得到的电位值Em < Ea ；则假设Cx = Cm < Ca, Cm所对应的标准曲线的电位值为Em，极化电流为Im，则对样品溶液施加脉冲电流Im，如果C#>Cm，那么所施加的外加电流太大，得到的电位值> Ea ；重复此测定过程，直到= Ea ；装置工作电极、外参比电极和钼电极通过导线与电化学工作站相连，电化学工作站与计算机相连；工作电极由内参比电极插入离子选择性电极组成；离子选择性电极内盛有内充液，底部设有聚合物敏感膜。所述离子选择性电极头上黏附聚合物敏感膜为聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和亲脂性盐按重量份数比为20-40 40-80 0.1-10 1_20混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌使之成为均勻溶液，混勻后在室温下放置，使溶剂自然挥发，即得到弹性聚合物敏感膜。所述聚合物基体材料为聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亚胺、 橡胶或溶胶凝胶膜；增塑剂为邻-硝基苯辛醚(O-NP0E)、二 -2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛酯；离子载体为铁离子载体、铜离子载体、银离子载体、锌离子载体、镉离子载体、汞离子载体、铬离子载体或铅离子载体；亲脂性盐为ETH500。所述背景溶液是指电解质溶液，电解质溶液可以是水、氯化钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾、硝酸、缓冲溶液等凡是能起导电作用且不与待测物发生反应，不影响待测物测定的物质。同时离子选择性电极在测定前不能接触待测离子，内充液为电解质溶液，在电极活化时内充液与活化液可以相同也可以不同检测原理本专利技术离子选择电极的聚合物敏感膜不含有离子交换剂，在不施加外加电流的情况下，重金属离子不会进入到敏感膜中。只有在施加脉冲电流的情况下才会进入膜相并产生电位变化。测定时首先施加一定大小(-1Χ10_4μΑ--1Χ102μΑ)的脉冲电流， 使得临近的两个高浓度的待测溶液成能斯特响应；以上述含较低浓度待测离子的溶液的电位值作为基准，测定基准以下浓度的含待测离子的溶液的能斯特响应；每测定一个浓度的样品溶液都要以该浓度溶液所施加的同样大小的脉冲电流测定不含待测离子的背景溶液的电位值，直到样品溶液的电位值与背景溶液的电位值相差小于5mV，即达到该离子的最低检出限。检测完毕后，通过对工作电极施加一个恒定的开路电位，迫使进入膜相中的重金属离子重新回到样品溶液中，从而实现膜的更新，回到初始状态，为下一轮实验做准备。待测样品的测定原理采用逐渐逼近法，首先假设样品溶液的浓度为C1-C2之间， 根据标准曲线所得的脉冲电流测定浓度为C1和C2溶液的电位值。然后假设样品溶液的浓度为(#，(#=(；，(；所对应的标准曲线的电位值为民，极化电流为Ia，则对样品溶液施加脉冲电流Ia，如果c#< Ca,那么所施加的外加电流太小，得到的电位值< Ea ；则假设Cx = Cffl<ca, Cm所对应的标准曲线的电位值为Em，极化电流为Im，则对样品溶液施加脉冲电流Im， 如果C#> Cffl,那么所施加的外加电流太大，得到的电位值^11 > Ea ；重复此测定过程，直到 =Ea,即可得到样品溶液的浓度。本专利技术的优点在于1.本专利技术采用脉冲电流将待测离子萃取到膜相中，避免了由于离子交换剂存在下产生的离子交换和离子共萃取及由此产生的离子流的影响，显著降低了离子选择性电极的检出限，提高了电极的灵敏度。2.本专利技术离子选择性电极在活化过程中不需要与待测离子接触，活化液与内充液可根据需要选择，且活化液与内充液可以相同也可以不同，操作方便，易于实际样品的检测。3.本专利技术电极制备简单，易于小型化和自动化，操作简单方便。本专利技术装置以铅离子为例进行试验。本专利技术电极测定对Na+离子选择性系数分别为-8.1(士0.04)。电极在 I(T4-KT1V)VL的铅离子溶液中有较好的能斯特响应，检出限可达KT11moVLt附图说明图1为本专利技术电极的示意图(其中1为聚合物敏感膜，2为内充液，3离子选择性电极，4银/氯化银为内参比电极，5为银/氯化银外参比电极，6为钼电极)。图2为本专利技术实施例电极测定不同浓度铅离子溶液的标准信号响应曲线。图3为本专利技术实施例电极测定不同浓度铅离子溶液的标准工作曲线。图4为本专利技术实施例电极测定铅离子样品溶液的信号响应曲线。图5为本专利技术实施例电极测定铅离子样品溶液的标准曲线。具体实施例方式实施例1以本专利技术电极测试标准铅离子溶液为例。其测定步骤如下a.工作电极9、外参比电极5和钼电极6通过导线与电化学工作站7相连，电化学工作站7与计算机8相连；工作电极9由内参比电极4插入离子选择性电极3组成；离子选择性电极3内盛有内充液本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种检测低浓度重金属离子的方法，其特征在于：ａ．将离子选择性电极插入含有１０－２－１０－５Ｍ高浓度的待测离子的溶液中，施加－１×１０－４μＡ－－１×１０２μＡ脉冲电流，使得临近的两个高浓度的待测溶液成能斯特响应，所述离子选择性电极底部黏附聚合物敏感膜；ｂ．以上述含较低浓度待测离子的溶液的电位值作为基准，施加脉冲电流，测定基准以下浓度的含待测离子的溶液的能斯特响应，每测定一个浓度的含待测离子的溶液后，再以相同脉冲电流测定不含待测离子的背景溶液，直到含待测离子溶液的电位值与背景溶液的电位值相差小于５ｍＶ，即达到该离子的最低检出限；ｃ．根据上述测定值外加电流与溶液浓度值绘制标准曲线；ｄ．采用逐渐逼近法，测定未知浓度的待测离子溶液，根据施加电流和所得电位值与标准曲线，获得样品溶液的浓度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟，付秀丽，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：37
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