Дипломная работа: Разработка методики определения ультрамикрограммовых количеств тяжелых металлов методом инверсионной вольтамперометрии

2.1.1 Как можно сконцентрировать определяемый микроэлемент на индикаторном электроде

Известны два способа концентрирования определяемого элемента на поверхности электрода: электролитический и адсорбционный. Электролитическое предварительное концентрирование впервые было использовано в начале 60-х годов прошлого века для определения примесей тяжелых металлов в особо чистых реактивах и воде, необходимых для бурно развивающейся тогда радиоэлектронной промышленности.

Электролитическое предварительное накопление проводят на микроэлектроде (обычно это капля ртути, каким-то образом подвешенная в анализируемом растворе, но может быть и микроэлектрод из углеродного или другого инертного материала) при потенциале предельного тока определяемых ионов до металла при интенсивном перемешивании раствора. Если электрод ртутный, образуется амальгама

Men+ + ne + Hg ® Me(Hg).

По истечении заданного времени (в зависимости от концентрации это 60–300 с) мешалку выключают и в течение ~ 15 с позволяют раствору успокоиться. Затем включают развертку потенциала и регистрируют вольтамперограмму в интервале от потенциала электролиза до 0 В. На вольтамперограмме наблюдаются анодные пики, обусловленные окислением металлов из амальгамы

Me(Hg) − ne ® Men+ + Hg.

Если стандартные потенциалы пар Меn+/Ме различаются заметно, пики на вольтамперограмме хорошо разрешаются и можно определить до 4–5 элементов одновременно.

Анодная инверсионная вольтамперометрия успешно применяется для одновременного определения следовых количеств ионов металлов, обладающих достаточно высокой растворимостью в ртути. К ним в первую очередь относятся медь, свинец, кадмий и цинк.

Разработаны простые и надежные методики определения этих элементов в разнообразных природных (воды поверхностные, грунтовые, морские, почвы, растения), биологических объектах и пищевых продуктах с пределами обнаружения порядка 10−8 – 10−9 моль/л.

Адсорбционное концентрирование появилось значительно позднее. Его суть заключается в том, что определяемый элемент накапливают в виде комплекса с адсорбированным на поверхности электрода лигандом. Концентрирование проводят при потенциале максимальной адсорбции лиганда, который устанавливают в предварительных экспериментах, в течение строго контролируемого времени при энергичном перемешивании раствора магнитной мешалкой. После выключения мешалки и успокоения раствора регистрируют катодную вольтамперограмму, изменяя потенциал электрода к более отрицательным значениям. На вольтамперограмме наблюдается пик восстановления иона металла из комплекса, сконцентрированного на поверхности электрода, или реже пик восстановления лиганда из этого комплекса. При контролируемых условиях (состав фона, рН, потенциал и время адсорбции, площадь поверхности электрода, скорость перемешивания) высота пика линейно зависит от концентрации иона металла в растворе. Этот метод анализа получил название “адсорбционная катодная инверсионная вольтамперометрия” или просто “адсорбционная вольтамперометрия”. В последнее двадцатилетие это один из самых надежных и чувствительных методов определения следовых количеств элементов в разнообразных объектах, особенно в объектах окружающей среды. К числу наиболее часто применяемых лигандов для адсорбционного концентрирования относятся 8-оксихинолин, пирокатехин, диметилглиоксим. [33 – 37]

2.2 Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов кадмия, свинца, меди и цинка в питьевых, природных и очищенных сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии

При выполнении работы нами была взяты за основу несколько методик после их анализа. [1, 38 – 41]

2.2.1 Назначение и область применения методики

Методика предназначена для определения массовой концентрации кадмия, свинца, меди и цинка в питьевых, природных, морских и очищенных сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии. Методика позволяет выполнять измерение массовой концентрации указанных ионов в одной пробе одновременно.

Диапазоны измерения массовой концентрации ионов в пробе, подготовленной к измерениям: Cd, Рb, Сu – от 0,001 до 1,0 мг/дм3, Zn – от 0,010 до 1,0 мг/дм3.

Содержание растворенных форм определяют в фильтрованной пробе; суммарное содержание – в нефильтрованной пробе; содержание нерастворенных форм рассчитывают по разности найденных значений.

Расширение диапазона измеряемых концентраций ионов кадмия, свинца, меди и цинка в пробах продукции может быть достигнуто за счет разбавления или концентрирования анализируемой пробы.

2.2.2 Характеристика погрешности измерений

Методика обеспечивает получение результатов анализа массовой концентрации ионов кадмия, свинца, меди и цинка в пробах питьевой, природной, морской и очищенной сточной воды с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 2.1 при доверительной вероятности Р=0,95. Нормы погрешности измерений соответствуют ГОСТ 27384-87.

Таблица 2.1

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16