金電極陽極溶出方波伏安法測定痕量鉻

張柳楊，方懷防

(中南民族大學化學與材料科學學院，湖北　武漢　430074)

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金電極陽極溶出方波伏安法測定痕量鉻

張柳楊，方懷防

(中南民族大學化學與材料科學學院，湖北武漢430074)

研究了金電極陽極溶出方波伏安法測定痕量鉻的新方法。SCN-在金電極表面特異性吸附，三價鉻離子與其發生配合作用，從而富集在金電極表面。預富集時在-1.2 V(vs.)還原成零價的鉻，當電極從-1.4 V向0.5 V掃描時，鉻原子則從電極表面溶出，于-0.70 V左右形成靈敏的陽極溶出峰。本文優化了支持電解質pH、富集電位及富集時間等實驗參數。方法測定鉻的線性范圍0.1 pg/L到0.6 pg/L,相關系數為0.9935，檢測限為0.03 pg/L。

金電極；陽極溶出方波伏安法；鉻

鉻是維持動物和人體生命活動必不可少的微量元素之一。三價鉻是重要的血糖調節劑，有助于生長發育，并對血液中的膽固醇濃度有控制作用，鉻的缺乏會導致糖、脂肪等物質的代謝紊亂，引發糖尿病和心臟病等，是人體必需的微量元素之一。但攝入過多對生物和人類有害[1]。同時由于生物富集作用，其對魚類的毒性比六價的還高[2]。所以檢測鉻的含量顯得尤為重要。近年來，測定鉻的技術取得了很好發展，用于廢水中的鉻的分析方法也得到了十分迅速的發展。測三價鉻的方法，有石墨爐原子吸收法，分光光度法等[3]。雖然部分方法已用于廢水的檢測和環境檢測，但真正能與在線實時檢測的分析技術還是相對有限的，而且復雜組分對鉻離子的準確檢測有一定影響[4]。本實驗是采用電化學分析的方法對三價鉻進行測定。運用鉻離子與SCN-進行絡合能富集在金電極上面，并且利用陽極溶出伏安法進行鉻含量的測定。金電極是一種具有化學惰性的貴金屬，且與硫醇化合物有著很強對的親和力，常作為基底用于制備。而電化學技術儀器設備簡單，易自動化，便于攜帶，靈敏度和準確度都很高，選擇性好，并且運行費用遠低于上述光譜法和色譜法，更具有實用性，在現在環境分析中得到了更廣泛的推廣[5]。

本工作就是利用電化學技術，借助于金電極的界面，對三價鉻離子進行定量檢測。運用三價鉻離子與SCN-形成配合物沉積在金電極表面，通過電化學手段進行三價鉻離子濃度與信號的關系，從而測定其他位置溶液的三價鉻的濃度。實驗中，需要對沉積電位、沉積時間、緩沖溶液的pH進行優化，并且對該方法的抗干擾能力進行考察，從而得出一個線性方程。實驗結果顯示，該方法方便、快速、檢出限低、靈敏度高。

1　實　驗

1.1儀器與試劑

伏安測定在CHI660D電化學工作站(上海辰華儀器公司)上進行。三電極系統：金電極為工作電極，鉑電極為輔助的對電極，Ag/AgCl電極為參比電極。雷磁PHS-3C的酸度計。MS-H-S標準型磁力攪拌器。超聲波清洗器，電子天平，微量進樣器，超純水處理器。

三價鉻離子的標準溶液，KSCN的濃度為0.01 mol/L。HCl，KCl，NaOH，pH 5～8的磷酸鹽緩沖液，pH 3.5～5.5的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液，濃度均為0.1 mol/L。試劑未特殊指明時均為分析純，實驗用水為超純水。

1.2金電極的處理

首先將金電極在1:1硝酸溶液中浸泡1 min，然后在拋光絨布上拋光，最后在1:1硝酸溶液、乙醇、二次蒸餾水中超聲清洗 。

2　結果與討論

2.1富集電位和富集時間的優化

本實驗討論了電壓的條件范圍，從-0.9、-1.0、-1.1、-1.2、-1.3 V，得出在-1.2 V的時候，在-0.70 V溶出最大峰。得出富集電壓的最優值是-1.2 V。見圖1。電化學分析技術中，富集時間的長短對實驗結果影響很大，基于此，本實驗討論富集時間條件范圍，從30 s、60 s、90 s、120 s、150 s。得出最佳的富集時間為120 s,如圖2。

圖1　沉積電位對反應的影響Fig.1　Effect of electrodeposition potential in the complexation reaction

圖2　沉積時間對反應的影響Fig.2　Effect of Electrodeposition timel in the complexation reaction

2.2pH緩沖溶液的優化

圖3　緩沖溶液pH的優化Fig.3　Effect of pH of buffer solution in the complexation reaction

緩沖溶液的pH對鉻離子與SCN-的反應有關，本實驗分別考察了介質溶液的pH的范圍，緩沖溶液為醋酸-醋酸鈉體系。緩沖范圍是3.50、4.00、4.50、5.00、5.50。結果發現，隨著溶液的pH的增大，電分析的信號隨之增加，到pH為4.50時信號最大，然后隨著pH的增大，信號又減小了。所以4.50為最佳的緩沖溶液的pH,見圖3。

2.3干擾離子的影響

實際水樣中，試樣成分復雜并含有各種離子，并且共存離子的影響也是評價分析方法的特異性還壞的標準。本實驗考察了常見金屬Cu、Cd、Ca、Zn、Na、Pb、K、Sn離子對實驗的鉻離子富集的影響，見表1，可以看出該方法對大部分離子有較強的抗干擾能力。

表1　共存離子對測定鉻離子的干擾影響Table 1　Tolerance limits of interfering ions in the determination of 0.1 ng/L

2.4鉻離子的線性范圍和檢出限

考察了線性范圍0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 pg/L(見表2)，不同濃度與信號的響應關系。作圖得出線性方程為y=2.6879x+0.4287,得出線性相關系0.9935，得出鉻離子的檢出限為0.03 pg/L。8次平行測定的RSD為3.01%。說明此方法有良好的重現性。圖4為鉻的標準曲線與電化學信號圖。

表2　不同濃度的三價鉻離子與電化學信號的響應值Table 2　Different concentrations of chromium and electrochemical signal response

圖4　鉻的標準曲線和電化學信號圖Fig.4　SW-ASV of Cr(Ⅲ) with different concentrations (from 0.1 to 0.6 pg/L)

3　結　論

本論文通過對鉻離子在KSCN溶液中的電化學分析，優化了電化學中的富集電壓，富集時間，以及介質的緩沖溶液的pH的等條件，又對該實驗進行了干擾實驗，結果是該方法抗干擾性較強。因此建立了一種高靈敏測定鉻離子的新方法。

[1]林清泓.火焰原子吸收法測定水中總鉻的研究[J].化工之友,2006(6):13-15.

[2]中華人民共和國衛生部.生活飲用水衛生規范[S].2001:79-84.

[3]黃向峰.水中總鉻測定方法的對比分析[J].廣東化工,2007,34(9):106-108．

[4]朱紅,許衛娟. KMnO4氧化-DPC 分光光度法測定水中總鉻方法的改進[J].污染防治技術,2010,23 (4):115-116.

[5]奚旦立,孫裕生,劉秀英.環境監側.3版[M].北京:高等教育出版社,1995: 84.

Anodic Stripping Voltammetry with Gold Electrod to Determine Ultratrace Metal Chrominum

ZHANG Liu-yang, FANG Huai-fang

(College of Chemistry and Materials Science，South-central University for Nationalities，HubeiWuhan430074，China)

Anodic stripping votammetry with gold electrod was studied to determine utratrace metal chromium, SCN- absorb with chromium was used in the gold electrod，they were reacted in the surface of gold electrod. The effect of deposition potential on the peak current was studied in the potential range from -1.4 V to 0.5 V of chromium. The oxidation peak of Cr was at -1.2 V. The developed system provided the linear calibration ranging from 0.1 pg/L to 0.6 pg/L-1with a respective correlation coefficient of 0.9935. The detection limit was 0.03 pg/L.

gold electrod；anodic stripping votammetry；chromium

O657

A

1001-9677(2016)09-0126-03