水质铅自动在线监测仪对水样铅含量测定

骆桂霞（大丰区环境保护局，江苏 盐城 224100）



水质铅自动在线监测仪对水样铅含量测定

骆桂霞（大丰区环境保护局，江苏 盐城 224100）

水质铅自动在线分析监测仪，以预镀汞膜的玻碳电极为工作电极，采用阳极溶出伏安法，对实验得出的数据进行优化处理，在最适宜的条件下，使用标准加入法对水样中的铅含量进行测定，并且将标准加入法得到的数据与原子吸收法进行对比。从对比的结果来看，该仪器具备着高效准确、便捷等特点。

阳极溶出伏安法；铅；水质监测

1　铅自动在线监测仪介绍

铅自动在线监测仪的功能齐全，能够自动切换纳米材料并且自动操作，为实验提供便利。它由光电控制部分、纳米纤维富集装置、九通顺序阀、三通阀、蠕动泵、液流检测器、电解池、注射泵微量进样泵、电磁阀和连接管路组成。

通过注射泵将需要检测的水体流经纳米富集柱，使用洗脱液对水样进行洗脱之后按照顺序注射，然后将九通顺序阀转到相应的位置，通过蠕动泵将水样和截留液分别加入电解池中，通过定量环和微量进样泵对仪器内的电解液进行体积控制。并使用阳极溶出伏安法。该方法检测水样当中的铅离子含量。

（1）富集过程：通电过后，溶液中的铅离子被还原极吸引，形成混合物吸附在还原极表面。Pb2++2e-+B→Pb（B）

（2）溶出过程：富集过程完成后，静置片刻后，向电极施加反向扫描电压，这时电极上吸附金属铅就会溶出，并产生溶出电流。根据溶出电流峰的出峰电位和峰面积（或峰高）以作定性和定量Pb（B）→Pb2++2e-+B，在反应式中，B是电极材料，电解液中的铅离子通过电化学作用逐渐吸附在电极B的表面，在这一过程完成之后，施加反向扫描电压，就会使电极B表面的铅快速溶出，并产生溶出电流。

2　实验条件的优化

为了提高测定铅浓度的灵敏度，对所有条件进行控制变量实验，包括镀汞液的种类、预镀汞的条件、缓冲液的选取、缓冲液的浓度、选取富集电位、选取富集时间等等。

2.1镀汞液的选择

使用200mg/LHgSO4、200mg/LHgSO4+0.01mol/LNaAc、200mg/ LHg（NO3）2、200mg/LHg（NO3）2+0.01mol/LNaAc作为镀汞液，用200mg/LHgSO4+0.01mol/LNaAc作为镀汞液镀汞之后，在30mL0.2mol/LNaCl-HCl、200μg/LPb2+的溶液中，得到的图像峰形易于观测，有较大的峰面积，较高的灵敏度。所以，使用200mg/LHgSO4+0.01mol/LNaAc作为镀汞液。

2.2预镀汞条件的优化

为了能够在试验后得到易于观测且峰面积较大的图像，对预镀汞的电位进行了优化，在200mg/LHgSO4+0.01mol/LNaAc的镀汞液中，当电位为-0.7V、-0.8V、-0.9V、-1.0V、-1.1V时进行镀汞操作，实验结束后的数据表明，当电位为-1.0V时，汞膜分布均匀，在30mL0.2mol/LNaCl-HCl、200μg/LPb2+的溶液中，测量峰电流得到的图像峰形较好，峰面积较大。

对镀汞操作时间进行了优化，经过实验证明，对镀汞时间而言：当时间约为3min时时，汞膜的分布状况最均匀，厚度也符合要求，综上所述，我们可以采用镀汞电位为-1.0V、操作时间为3min。

2.3缓冲液的选择

使用NaAc-HAc、NaCl-HCl、KNO3、KCl作为缓冲溶液，根据实验的数据，我们可以得知，当NaCl-HCl溶液作缓冲溶液时，具有较大高的灵敏度，图像的形状易于观察，峰面积较大，因此将NaCl-HCl溶液作为最适合的缓冲溶液。

2.4缓冲液NaCl-HCl溶液浓度的选择

选择NaCl-HCl缓冲液的浓度分别为0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L，在30mLNaCl-HCl、200μg/LPb2+的溶液中，测定峰电流。当NaCl-HCl浓度为0.2mol/L时，峰形最好，峰面积最大，故选择NaCl-HCl溶液浓度为0.2mol/L。

2.5最佳富集电位的选择

选取富集电位分别为-0.9V、-1.0V、-1.1V、-1.2V、-1.3V、进行测定。富集电位小于-1.1V时，峰面积缓慢增大。富集电位大于-1.1V时，峰面积逐渐减小，富集电位为-1.1V时峰面积最大且峰形好。为保证有较好的峰形与较大的峰电流，同时又防止电位较负时其它离子的溶出对铅的干扰，最佳富集电位确定为-1.1V。

2.6最佳富集时间的选择

选择富集时间分别为130s、140s、150s、160s、170s进行测定，当富集时间小于150s时，随着富集时间的增加，峰面积逐渐增大。当富集时间大于150s时，峰面积增加缓慢，为缩短测定时间，选用150s作为最佳富集时间。

3　在最佳优化条件下进行实验分析

工作曲线、线性范围和检出限在最佳优化条件下，分别测定铅标准溶液，以铅离子的浓度为横坐标，对应的溶出峰的峰面积为纵坐标作图。铅的溶出峰面积与其浓度在0～2000μg/L范围内呈现良好的线性关系，其回归方程为：y1=-0.07843+ 0.00269x（相关系数为0.998，浓度范围为5～2000μg/L），y2=-0.0035+0.00178x（相关系数为0.998，浓度范围为5～100μg/L），检出限为0.38μg/L，优于世界卫生组织规定的标准。为了分析该方法的性能，与有关报道文献进行比较，证明此方法的性能更为优异一些。为了检测更低浓度的水样（浓度小于5μg/L），增加了纳米纤维对铅的富集倍数，使检测的铅的浓度达到仪器的检测下限以上。

4　水质铅自动在线监测仪性能指标项目指标

通过微量进样泵向水样中加入一定量已知浓度的标液，水样铅离子浓度增加，得到另一个溶出峰，重复两次加标、测量过程，采用标准加入法计算，即可测得水样中铅的含量。

铅自动在线监测仪拥有自主设计的电解池装置，全进口世界品牌电器元件和免维护采样系统，可以保证仪器的长期可靠铅的差分脉冲溶出伏安图运行。分别采集三个工厂的废水，用水质铅自动在线监测仪来检测它们的含量并与国标方法检测的数据进行对比，为考察本方法的可行性，进行了加标回收。加标回收率可达到91～98%，表明此方法具有较高的准确性。

5　结束语

阳极溶出伏安法从被创造以来广泛应用在重金属离子检测过程中，检测的级别完全能够达到理想状态，此种方法中使用的电极，而汞膜电极作为汞电极系列里最具有优势的电极，因此使用于阳极较为频繁，以汞膜电极作为实验电极的电化学溶出分析法则是效果最明显的分析方法之一，通过实验参数进行了优化采用标准加入法可测得水样中铅的含量。水样的加标回收率可达到96～96%，此监测仪测定水样中铅的含量具有快速、准确、简便、灵敏等优点，可以被广泛用于河流、采矿和电镀等环境中铅的在线监测。

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2016-6-1

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2095-2066（2016）17-0017-02