極譜分析法測(cè)定水中鉛

極譜分析法測(cè)定水中鉛

生活飲用水是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。95%的飲用水水源受到污染。鉛是一種能在人體和動(dòng)物組織中蓄積的有毒金屬,能導(dǎo)致貧血,神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷。作為生活飲用水中重要的衛(wèi)生指標(biāo),鉛的測(cè)定方法有雙硫腙分光光度法和原子吸收法。前者需要反復(fù)萃取以分離干擾元素,操作繁瑣,須使用劇毒試劑氰化鉀,造成二次污染和毒害。而光譜法所用儀器價(jià)格昂貴,不易推廣。極譜分析法在金屬含量分析中因試劑用量少,操作簡(jiǎn)便,儀器價(jià)格低廉,測(cè)定快速等優(yōu)點(diǎn)日益引起人們的重視,但用于生活飲用水中鉛含量的測(cè)定未見相關(guān)報(bào)道。本文采用鹽酸-碘化鉀-釩(IV)-抗壞血酸底液體系,采用催化極譜法,在對(duì)體系組成進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上,研究該體系下鉛的最低檢測(cè)濃度,并對(duì)方法的加標(biāo)回收以及精密度進(jìn)行探討,用該法對(duì)山東科技大學(xué)(青島校區(qū))自來(lái)水中鉛的含量進(jìn)行測(cè)定,以對(duì)校區(qū)的生活飲用水質(zhì)提供有用信息。1實(shí)驗(yàn)部分1.1標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制MEC-12B型多功能電化學(xué)分析儀;MEC-12B多功能電化學(xué)分析系統(tǒng)軟件;AE260-S電子天平;所用試劑除鹽酸、硝酸為優(yōu)級(jí)純、鉛粉為光譜純以外,其余均為國(guó)產(chǎn)分析純,實(shí)驗(yàn)用水均為蒸餾水。鉛標(biāo)準(zhǔn)工作液(10μg/mL):稱取光譜純鉛粉0.1000g,置于100mL燒杯中,加入1∶2硝酸5mL使之溶解后蒸發(fā)至干,加水50mL,加熱溶解,移入1L容量瓶中,用水定容至刻度,搖勻,則含鉛0.1mg/mL(鉛貯備液)。準(zhǔn)確吸取鉛貯備液10mL,用蒸餾水稀釋至100mL,得到10μg/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)工作液。(1+1)鹽酸、12%碘化鉀溶液、5%抗壞血酸溶液。釩(Ⅳ)溶液:稱取11.7g偏釩酸銨(NH4VO3)于燒杯中,加熱,溶解于400mL水中,冷卻后加入10mL濃鹽酸,再加入適量抗壞血酸還原至深藍(lán)色,加熱煮沸除去過(guò)量的抗壞血酸,冷卻后用水稀釋至1000mL,貯于試劑瓶中。該溶液V(Ⅳ)的濃度為0.1mol/L。1.2工作電極環(huán)反復(fù)法在一定的酸度條件下KI與Pb(NO3)2反應(yīng)生成PbI2?442-絡(luò)離子,此絡(luò)離子在工作電極上被吸附,并在電極上放電得到鉛,后又在釩(Ⅳ)的催化氧化下生成Pb2+,生成的Pb2+又與KI反應(yīng)生成PbI2?442-絡(luò)離子,然后又在工作電極上反應(yīng)產(chǎn)生電流,如此循環(huán)反復(fù)增大電流,從而提高測(cè)定的靈敏度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,水樣中Fe3+、Cu2+及O2的干擾可用一定量的抗壞血酸除去。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1極譜分析方法取一定量的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中,加入底液體系為:1.0mL(1+1)鹽酸、4mL12%的碘化鉀溶液、4mL0.1mol/L釩(Ⅳ)溶液、2mL5%的抗壞血酸溶液,以水定容至50mL,搖勻,放置3～5min,取部分溶液于電解杯中,進(jìn)行極譜掃描并測(cè)量導(dǎo)數(shù)波高,導(dǎo)數(shù)波形清晰、尖銳時(shí)所對(duì)應(yīng)的峰電位即為鉛所對(duì)應(yīng)的催化波。設(shè)定掃描參數(shù):分析方法為線性掃描;起始電位為—0.2V;終止電位為—0.6V;靜止時(shí)間為30s;采樣間隔為5s;掃描速度為1000mV/s。1.3.2最低檢測(cè)濃度的測(cè)定分別取0、0.1μg、0.2μg、0.3μg、0.4μg鉛于50mL容量瓶中(鉛的最終濃度分別為0、2μg/L、4μg/L、6μg/L、8μg/L),其他操作方法同1.3.1(加入的底液體系以及放置時(shí)間),測(cè)得各自對(duì)應(yīng)的峰電流,由檢測(cè)下限的峰電流至少為空白峰電流的一倍,即可得到該體系下極譜催化法測(cè)定鉛的最低檢測(cè)濃度。1.3.3不同濃度鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的極譜分析取7個(gè)50mL的容量瓶分別進(jìn)行編號(hào),分別加入0、0.25μg、0.5μg、1μg、2.5μg、5μg、10μg的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液,其他操作方法同1.3.1(各容量瓶中鉛溶液的濃度分別為0、5μg、10μg、20μg、50μg、100μg、200μg/L),于原點(diǎn)電位—0.2V進(jìn)行極譜掃描,測(cè)得不同濃度的鉛所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)數(shù)波高。1.3.4加標(biāo)回收率的測(cè)定取1L山東科技大學(xué)(青島校區(qū))自來(lái)水試樣,加入不同量的鉛標(biāo)準(zhǔn)液,然后按1.3.1的方法進(jìn)行操作,用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算加標(biāo)回收率。方法的精密度分析:對(duì)含鉛為10μg/L的水樣進(jìn)行8次分析,測(cè)定其平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及變異系數(shù)。1.3.5蒸后冷卻、冷卻取50mL水樣于100mL燒杯中,低溫蒸至近干,取下稍冷卻。其他操作方法同1.3.1。多次測(cè)定取平均值可得極譜峰電流,由鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線方程可得水樣中鉛的濃度。2結(jié)果與討論2.1極譜波的制備按1.3.1中所述方法對(duì)鉛標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行催化極譜掃描,所得鉛的催化極譜波如圖1所示。由圖1可得,在-0.39V處導(dǎo)數(shù)波形清晰、尖銳,為鉛對(duì)應(yīng)的催化波。在后面的定量分析實(shí)驗(yàn)中,采用1.3.1的方法進(jìn)行波譜掃描,在-0.39V處讀取鉛的導(dǎo)數(shù)波高(即峰電流)。2.2對(duì)應(yīng)的峰電流按1.3.2所述方法進(jìn)行鉛的最低檢測(cè)濃度測(cè)定,所得不同鉛濃度下對(duì)應(yīng)的峰電流如表1所示。由表1可得,鉛濃度為2μg/L時(shí),峰電流小于空白峰電流的1倍,而當(dāng)鉛濃度為4μg/L時(shí),其峰電流大于空白峰電流的1倍,則該測(cè)定體系下測(cè)定鉛的最低檢測(cè)濃度為4μg/L。2.3峰電流及鉛濃度的線性回歸通過(guò)對(duì)不同濃度的鉛溶液進(jìn)行極譜催化波掃描,讀取其對(duì)應(yīng)的峰電流,得到峰電流與濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系后對(duì)其進(jìn)行一元線性回歸,可得峰電流y(μA)與鉛濃度x(μg/L)的關(guān)系式為y=0.0125x+0.0305,R2=0.9996。在該測(cè)定體系下,鉛濃度在4～200μg/L范圍內(nèi)與峰電流呈良好的線性關(guān)系。2.4回收率和精密度山東科技大學(xué)(青島校區(qū))自來(lái)水試樣,加入不同量的鉛標(biāo)準(zhǔn)液后,通過(guò)測(cè)定其各自對(duì)應(yīng)的峰電流,求得其測(cè)得的鉛含量,并計(jì)算其回收率,具體結(jié)果見表2,回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿意。對(duì)含鉛為10μg/L的水樣進(jìn)行8次分析,測(cè)得其平均值為9.897μg/L,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0089,變異系數(shù)為4.8%。結(jié)果說(shuō)明該測(cè)定方法的精密度良好。2.5方法的精密度按1.3.5所述方法對(duì)于山東科技大學(xué)(青島校區(qū))南門小河中水樣,分別用本法與雙硫腙分光光度法(國(guó)標(biāo)法)平行測(cè)定5次,測(cè)定結(jié)果見表3。用F-檢驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明,F0.05(4,4)=6.39,而F為1.56<6.39,故本法測(cè)定的精密度與國(guó)標(biāo)法之間不存在顯著性差異(置信度95%)。按1.3.5所述方法對(duì)于山東科技大學(xué)(青島校區(qū))自來(lái)水去樣,對(duì)其進(jìn)行極譜法測(cè)定,三次的測(cè)定結(jié)果分別為9.38μg/L、9.36μg/L、9.39μg/L,取均值可得山東科技大學(xué)(青島校區(qū))自來(lái)水中鉛含量為9.38μg/L,達(dá)到中華人民共和國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)中規(guī)定的鉛含量不高于10μg/L的標(biāo)準(zhǔn)。3