RST电化学工作站实验例子_02_线性扫描溶出伏安法—同位镀汞膜同时测定饮用水中铜铅镉离子.pdf

RST5000 系列电化学工作站实验例子 V3.0 2011-10 苏州瑞思特仪器有限公司 第 1 页 5.2 线性扫描线性扫描溶出伏安法溶出伏安法同位镀汞膜同时测定饮用水中铜同位镀汞膜同时测定饮用水中铜、铅铅、镉镉离子离子 5.2.15.2.1 实验原理实验原理 这是一种根据溶出过程的极化曲线进行分析的方法，被称为“溶出伏安法”。因溶出过程是阳极过程，所以也称为“阳极溶出伏安法”。该方法由下面两个步骤实现：（1）富集过程：将被测物质电解沉积在电极上，生成汞齐或金属，也称电析。（2）溶出过程：施加反向扫描电压，使富集在电极上的物质溶出。即把富集在电极上生成的汞齐或金属物质进行电化学溶出，使之重新成为离子回到溶液中。所谓同位镀汞膜的方法，是在分析溶液中加入一定量的汞盐，在待测金属离子选择的电解富集电位下，汞与待测金属同时在基体电极（通常为玻碳或石墨电极）表面上富集形成汞齐膜，然后在反向电压扫描时，被富集的金属从汞膜中溶出，在扫描曲线上产生溶出峰。影响峰电流大小的主要因素有：电极面积、富集电位、富集时间、汞膜厚度、富集时溶液搅拌速度、富集后的静置时间及溶出时的电位扫描速度等。因此实验中必须严格控制各参数。5.2.2 5.2.2 仪器仪器 可选用的仪器有：RST1000、RST2000、RST3000 或 RST5000 系列电化学工作站。5.2.3 5.2.3 测量系统搭建测量系统搭建 （A）仪器的连接：红色线连接辅助电极（对电极）、黄色线连接参比电极、绿色线连接工作电极。（B）搅拌及控制：搅拌可使用搅拌机或旋转电解池。为了精确控制搅拌时间，可使用搅拌控制器。（C）搅拌控制器的使用：将电化学工作站的控制输出端（七芯航空插座）用电缆连接到搅拌控制器的控制输入端（七芯航空插座）。220V/50Hz 交流电源供电流程如下：墙上电源插座-搅拌控制器-搅拌机或旋转电解池。搅拌控制器上有一个测试开关，置“手动”位置，可以测试电源以及搅拌器是否正常；置“关”位置，可以接受 RST 电化学工作站的自动控制。5.2.4 5.2.4 试剂试剂 （A）铜标准溶液：准确称取高纯金属铜(99.99)0.2500g 于 150mL 烧杯中，加入 5.0mL 1:1硝酸使其溶解，并加热除尽 NO2，用水定容为 250.00mL。此标准溶液含铜 1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。RST5000 系列电化学工作站实验例子 V3.0 2011-10 苏州瑞思特仪器有限公司 第 2 页 （B）铅标准溶液：准确称取高纯金属铅(99.99)0.2500g 于 150mL 烧杯中，加入 5.0mL 1:2硝酸使其溶解，并加热除尽 NO2，用水定容为 250.00mL。此标准溶液含铅 1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。（C）镉标准溶液：准确称取高纯金属镉(99.99)0.2500g 于 150mL 烧杯中，加入 6.0mL 1:1硝酸使其溶解，并加热除尽 NO2，用水定容为 250.00mL。此标准溶液含镉 1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。（D）2.0 mol/L HAc-NaAc 溶液(pH5.0)。（E）0.001 mol/L 硝酸汞溶液。（F）高纯氮气。5.2.5 电极电极及准备及准备 工作电极玻碳圆盘电极；参比电极银-氯化银电极；辅助电极铂丝对电极。工作电极的表面特征将影响电化学机理及测量精度，测量前须对工作电极进行处理。处理方法：将玻碳圆盘电极在金相砂纸上磨光后，在抛光机上抛光至镜面，然后依次分别在丙酮、乙醇和纯水中超声波清洗。5.2.6 溶液配置 空白溶液配置：于 50mL 容量瓶中，加入 2.0mol/L HAc-NaAc(pH5.0)溶液 5.0mL 和 0.001mol/L硝酸汞溶液 5.0mL，用高纯水高纯水定容至 50.00mL。待测水样溶液配置：于 50mL 容量瓶中，加入 2.0 mol/L HAc-NaAc(pH5.0)溶液 5.0mL 和0.001mol/L 硝酸汞溶液 5.0mL，用待测水样待测水样定容至 50.00mL。5.2.75.2.7 实验方法及参数实验方法及参数 （1）点击菜单-或点击工具钮，在弹出的窗口中选“线性扫描溶出伏安法”后点击“确定”。也可采用“差示脉冲溶出伏安法”，以提高灵敏度。（2）点击菜单-或点击工具钮，在弹出的窗口中设定参数如下：富集时间(S)：60 富集电位(mV)：-1200 静置时间(S)：30 静置电位(V)：-1.2 起始电位(V)：-1.2 终止电位(V)：0 扫描速率(V/S)：0.1 样点间隔(V)：0.001 RST5000 系列电化学工作站实验例子 V3.0 2011-10 苏州瑞思特仪器有限公司 第 3 页 量程应根据实际测量电流大小调整。5.2.85.2.8 空白溶液测量及标样空白溶液测量及标样 （1）电化学体系电化学体系：移 5mL 空白溶液空白溶液于空电解池中，并插入三个电极。（2）通氮除氧通氮除氧：通氮气除氧 10 min（通氮气速度不宜过快，以明显观察到氮气泡冒出为宜）。（3）测量空白溶液标样前曲线测量空白溶液标样前曲线：点击工具钮，开始富集和扫描，此时软件同步显示 I-E 曲线。这个曲线就是“空白溶液标样前的溶出伏安曲线”。也许在某些电位上有溶出峰出现，这是溶液纯度不够的表现。（4）清洗电极清洗电极 60S60S：更新电极表面，即清除工作电极表面的所有残余富集物。点击菜单-，或工具钮，将清洗电位设为 0.5V，清洗时间为 60s，点击键。在此电位下氧化 1 分钟，使电极表面所有金属全部氧化溶出。（5）加入标准样品溶液加入标准样品溶液：于电解池中用微量注射器加入铜、铅、镉标准溶液各 5l(10g/mL)，搅拌均匀。（6）测量空白溶液标样后曲线测量空白溶液标样后曲线：点击工具钮，开始富集和扫描，获得 I-E 曲线，这是“空白溶液标样后的溶出伏安曲线”。与标样前的曲线相比，增加出来的峰即表征铜、铅、镉三种离子的存在。点击菜单,用“高斯法”可分别测出其峰电位及峰电流。在这里，峰电位可定性指出采用本电极体系曲线上各溶出峰代表的离子种类。在一定范围内，峰电流与离子的浓度成正比，因此峰电流可定量表征离子浓度。5.2.9 5.2.9 待测水样的测量待测水样的测量 （1）电化学体系电化学体系：移 5mL 待测水样溶液待测水样溶液于空电解池中，并插入三个电极。（2）通氮除氧通氮除氧：通氮气除氧 10 min（通氮气速度不宜过快，以明显观察到氮气泡冒出为宜）。（3）测量测量待测水样待测水样溶液标样前曲线溶液标样前曲线：点击工具钮，开始富集和扫描，获得“待测水样标样前溶出伏安曲线”，注意将曲线存盘。如果待测水中含有铜、铅、镉离子，则我们可以在相应电位处看到溶出峰。（4）清洗电极清洗电极 60S60S：更新电极表面，即清除工作电极表面的所有残余富集物。点击菜单-，或工具钮，将清洗电位设为 0.5V，清洗时间为 60s，点击键。在此电位下氧化 1 分钟，使电极表面所有金属全部氧化溶出。（5）加入标准样品溶液加入标准样品溶液：于电解池中用微量注射器加入铜、铅、镉标准溶液，三种标准溶液的加入量视待测水样中被测离子含量而定，搅拌均匀。（6）测量测量待测水样待测水样溶液标样溶液标样后后曲线曲线：点击工具钮开始富集和扫描，获得 I-E 溶出伏安曲线，存盘。该曲线即为“待测水样溶液标样后溶出伏安曲线”。我们可以看到三种金属的溶出峰都增高了。RST5000 系列电化学工作站实验例子 V3.0 2011-10 苏州瑞思特仪器有限公司 第 4 页 （7）计算含量计算含量：点击件菜单-，将以上测到的数据填入表格的相应项中，按按钮，即可反算出“加标前待测水样中金属离子的浓度”，这就是我们所要的结果。计算公式：CxhCsVs/H(VxVs)hVx 式中：Cx：待测元素的浓度。Cs：加入标准溶液的浓度。Vx：待测溶液的体积。Vs：加入标准溶液的体积。H：加入标准溶液后测得的峰高。h：加入标准溶液前测得的峰高。如果三种金属的溶出峰高度相差太大，有可能某个峰不易测准。在这种情况下，需独立标样，即每次只对一种金属标样，减少相邻峰的干扰。5.2.10 5.2.10 注意事项注意事项 所用测试液中均含有汞，注意回收，以免造成环境污染。