申请日2013.06.27
公开(公告)日2013.10.09
IPC分类号G01N27/48
摘要
本发明涉及一种检测污水中重金属离子的方法，本发明采用碳纳米管修饰的玻碳电极作为工作电极，Pt/Ti电极作为辅助电极，饱和Ag/AgCl电极作为参比电极。采用阳极溶出伏安法对钕铁硼产品电镀后所产生污水中的重金属离子Pb2+等的含量进行检测。相比于传统的分光光度法，质谱偶联法等，采用本发明的方法进行污水中重金属离子的检测操作简便、检测效率高且不会造成对环境的二次污染，环境友好。
权利要求书
1.一种检测污水中重金属离子的方法，包括步骤：(1)采集污水样品调PH在2-5范围内;(2)通惰性气体除去污水样品中的溶解氧;(3)以阳极溶出伏安法，采用包括工作电极、辅助电极和参比电极的三电极系统，通过调节电化学工作站，将重金属离子富集、静置再溶出，记录该溶出过程的溶出峰电流值，并根据相同条件下的标准溶液阳极溶出扫描所得到的线性拟合公式计算出样品中的重金属离子浓度;其特征在于，步骤(3)所述三电极系统中，以碳纳米管修饰的玻碳电极作为工作电极，Pt/Ti电极作为辅助电极，饱和Ag/AgCl电极作为参比电极。
2.如权利要求1所述检测污水中重属离子的方法，其特征在于，步骤(1)以HAc-NaAc缓冲液调PH4-5。
3.如权利要求1或2所述检测污水中重金属离子的方法，其特征在于，步骤(3)重金属离子的富集过程工作电势为-1.2-0.9V，富集时间为30-500s，在搅拌条件下使溶液中的重金属离子富集到工作电极上。
4.如权利要求1或2所述检测污水中重金属离子的方法，其特征在于，步骤(3)重金属离子的溶出过程工作电极电势由-0.8-0.2V正向扫描，使富集到工作电极上的重金属微粒溶出。
说明书
一种检测污水中重金属离子的方法
技术领域
本发明涉及钕铁硼产品电镀工艺产生的污水检测领域，特别涉及钕铁硼产品电镀工艺所产生污水中重金属离子的检测领域。
背景技术
烧结钕铁硼NdFeB系(稀土-铁-硼系永磁体的典型代表)永磁体是目前磁性能最好的永磁材料，已经广泛应用于电机、汽车、风力发电等诸多领域。但这类磁体有一个较明显的缺点，即磁体耐腐蚀性差(磁体失重较大)，所以需要在钕铁硼成品上电镀一层耐腐蚀材料，以延缓钕铁硼磁体的腐蚀。例如，在钕铁硼磁体上电镀锌、镍、镍铜镍等镀层。但是电镀工艺会产生含有大量重金属离子的污水，这些污水必须经过处理，使其中的重金属离子降低到国家规定的标准后才能排放到环境中。因此，检测这些污水中的重金属离子成为必不可少的关键环节。
目前国内常用的钕铁硼产品电镀后所产生污水中的重金属离子检测方法有分光光度法、原子发射光谱法(AES)、原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体-质谱联用法(ICP-MS)等。这些检测方法由于操作复杂、仪器昂贵、样品分析耗时过长且携带不方便等原因，很难实现现场快速检测。
溶出伏安法是20世纪20年代由 Jaroslav Heyrovsky发明的一种检测重金属离子的电化学分析方法。该方法是将待测的重金属离子先富集到工作电极上，然后使电位由负向正进行扫描，使该重金属离子从电极溶出，记录该溶出过程的电流-电位曲线。在一定的范围内，电流-电位曲线的峰高与重金属离子的浓度呈线性关系，且不同的重金属离子在相同的电解液中具有不同的峰电位。阳极溶出伏安法(ASV)检测水中重金属离子包含电解富集与电解溶出两个过程。第一步，是富集过程，将还原电势加在工作电极上，当电极的电势超过某种重金属离子的析出电势时，溶液中该种金属离子将被还原为金属并电镀在工作电极的表面上，还原电势施加在工作电极上得时间越长还原出来的电镀于电极表面上的该金属越多。第二步则是电解溶出过程，当足够的金属层镀在工作电极表面上时，以恒定速度向工作电极增加电势，该金属将在工作电极上溶出(即氧化) 。研究者可以依据氧化电势的位置来识别金属的种类，并可以通过氧化电势的差异同时进行多种重金属离子的检测。通过计算电流峰高或峰面积与相同条件下的标准溶液比对来计算样品中的重金属离子浓度。所以，溶出峰电流和峰电位可以作为定量和定性分析重金属离子浓度的基础。到目前为止，ASV方法可以测定40种以上的重金属元素，它能够快速检测样品中微量(10-6 mol/L) 的重金属离子，该方法具有灵敏度高、仪器装置简单，检测速度快、易于实现自动化等优点。而目前为止溶出伏安法均采用传统的工作电极即悬汞电极(HME)和汞膜电极(MFE)，由于汞含有有剧毒，会对环境造成污染，所以研究环境友好型的非汞型电极阳极溶出伏安法检测重金属离子并拓展其生物分析用途和环境监测是近年来电化学分析工作者所要研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速检测钕铁硼产品电镀后产生的污水 中的重金属离子如Pb2+等，且不会造成对环境的二次污染，环境友好型的以非汞型电极阳极溶出伏安法检测污水中重金属离子的方法。
本发明的检测污水中重金属离子的方法，包括步骤：(1)采集污水样品调PH2-5;(2)通惰性气体除去污水样品中的溶解氧;(3)以阳极溶出伏安法，采用包括工作电极、辅助电极和参比电极的三电极系统，通过调节电化学工作站，将重金属离子富集、静置再溶出，记录该溶出过程的电流-电位曲线记录该溶出过程的溶出峰电流值，并根据相同条件下的标准溶液阳极溶出扫描所得到的线性拟合公式计算出样品中的重金属离子浓度;步骤(3)所述三电极系统中，以碳纳米管修饰的玻碳电极作为工作电极，Pt/Ti电极作为辅助电极，饱和Ag/AgCl电极作为参比电极。
步骤(1)以HAc-NaAc缓冲液调PH4-5为佳。
步骤(3)重金属离子的富集过程工作电势为-1.2-0.9V，设置时间为30-500s，在搅拌条件下使溶液中的重金属离子富集到工作电极上。
步骤(3)重金属离子的溶出过程工作电极电势由-0.8-0.2V正向扫描，使富集到工作电极上的重金属微粒溶出。
本发明采用上海辰华仪器有限公司的CHI660C电化学工作站，所述碳纳米管修饰的玻碳工作电极采用将碳纳米管与双十六烷基磷酸加入到超纯水中，超声分散后得到黑色的悬浮液，玻碳电极采用氧化铝粉及麂皮抛光至镜面，用超纯水清洗烘干后，将上述黑色悬浮液滴加到玻碳电极表面，用红外灯将其中的溶剂挥发后即制成碳纳米管修饰的玻碳电极。
本发明采用碳纳米管修饰的玻碳电极作为工作电极，Pt/Ti电极作为辅助电极，饱和Ag/AgCl电极作为参比电极，以阳极溶出伏安法对钕铁硼产品电镀后所产生污水中的重金属离子Pb2+、Cu2+等离子的含量进行检测。相比于传统的分光光度法，质谱偶联法等，采用本发明的方法进行污水中重金属离子的检测操作简便、检测效率高且不会造成对环境的二次污染，环境友好。