金电极阳极溶出方波伏安法测定痕量铬

张柳杨，方怀防

(中南民族大学化学与材料科学学院，湖北　武汉　430074)



金电极阳极溶出方波伏安法测定痕量铬

张柳杨，方怀防

(中南民族大学化学与材料科学学院，湖北武汉430074)

研究了金电极阳极溶出方波伏安法测定痕量铬的新方法。SCN-在金电极表面特异性吸附，三价铬离子与其发生配合作用，从而富集在金电极表面。预富集时在-1.2 V(vs.)还原成零价的铬，当电极从-1.4 V向0.5 V扫描时，铬原子则从电极表面溶出，于-0.70 V左右形成灵敏的阳极溶出峰。本文优化了支持电解质pH、富集电位及富集时间等实验参数。方法测定铬的线性范围0.1 pg/L到0.6 pg/L,相关系数为0.9935，检测限为0.03 pg/L。

金电极；阳极溶出方波伏安法；铬

铬是维持动物和人体生命活动必不可少的微量元素之一。三价铬是重要的血糖调节剂，有助于生长发育，并对血液中的胆固醇浓度有控制作用，铬的缺乏会导致糖、脂肪等物质的代谢紊乱，引发糖尿病和心脏病等，是人体必需的微量元素之一。但摄入过多对生物和人类有害[1]。同时由于生物富集作用，其对鱼类的毒性比六价的还高[2]。所以检测铬的含量显得尤为重要。近年来，测定铬的技术取得了很好发展，用于废水中的铬的分析方法也得到了十分迅速的发展。测三价铬的方法，有石墨炉原子吸收法，分光光度法等[3]。虽然部分方法已用于废水的检测和环境检测，但真正能与在线实时检测的分析技术还是相对有限的，而且复杂组分对铬离子的准确检测有一定影响[4]。本实验是采用电化学分析的方法对三价铬进行测定。运用铬离子与SCN-进行络合能富集在金电极上面，并且利用阳极溶出伏安法进行铬含量的测定。金电极是一种具有化学惰性的贵金属，且与硫醇化合物有着很强对的亲和力，常作为基底用于制备。而电化学技术仪器设备简单，易自动化，便于携带，灵敏度和准确度都很高，选择性好，并且运行费用远低于上述光谱法和色谱法，更具有实用性，在现在环境分析中得到了更广泛的推广[5]。

本工作就是利用电化学技术，借助于金电极的界面，对三价铬离子进行定量检测。运用三价铬离子与SCN-形成配合物沉积在金电极表面，通过电化学手段进行三价铬离子浓度与信号的关系，从而测定其他位置溶液的三价铬的浓度。实验中，需要对沉积电位、沉积时间、缓冲溶液的pH进行优化，并且对该方法的抗干扰能力进行考察，从而得出一个线性方程。实验结果显示，该方法方便、快速、检出限低、灵敏度高。

1　实　验

1.1仪器与试剂

伏安测定在CHI660D电化学工作站(上海辰华仪器公司)上进行。三电极系统：金电极为工作电极，铂电极为辅助的对电极，Ag/AgCl电极为参比电极。雷磁PHS-3C的酸度计。MS-H-S标准型磁力搅拌器。超声波清洗器，电子天平，微量进样器，超纯水处理器。

三价铬离子的标准溶液，KSCN的浓度为0.01 mol/L。HCl，KCl，NaOH，pH 5～8的磷酸盐缓冲液，pH 3.5～5.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液，浓度均为0.1 mol/L。试剂未特殊指明时均为分析纯，实验用水为超纯水。

1.2金电极的处理

首先将金电极在1:1硝酸溶液中浸泡1 min，然后在抛光绒布上抛光，最后在1:1硝酸溶液、乙醇、二次蒸馏水中超声清洗 。

2　结果与讨论

2.1富集电位和富集时间的优化

本实验讨论了电压的条件范围，从-0.9、-1.0、-1.1、-1.2、-1.3 V，得出在-1.2 V的时候，在-0.70 V溶出最大峰。得出富集电压的最优值是-1.2 V。见图1。电化学分析技术中，富集时间的长短对实验结果影响很大，基于此，本实验讨论富集时间条件范围，从30 s、60 s、90 s、120 s、150 s。得出最佳的富集时间为120 s,如图2。

图1　沉积电位对反应的影响Fig.1　Effect of electrodeposition potential in the complexation reaction

图2　沉积时间对反应的影响Fig.2　Effect of Electrodeposition timel in the complexation reaction

2.2pH缓冲溶液的优化

图3　缓冲溶液pH的优化Fig.3　Effect of pH of buffer solution in the complexation reaction

缓冲溶液的pH对铬离子与SCN-的反应有关，本实验分别考察了介质溶液的pH的范围，缓冲溶液为醋酸-醋酸钠体系。缓冲范围是3.50、4.00、4.50、5.00、5.50。结果发现，随着溶液的pH的增大，电分析的信号随之增加，到pH为4.50时信号最大，然后随着pH的增大，信号又减小了。所以4.50为最佳的缓冲溶液的pH,见图3。

2.3干扰离子的影响

实际水样中，试样成分复杂并含有各种离子，并且共存离子的影响也是评价分析方法的特异性还坏的标准。本实验考察了常见金属Cu、Cd、Ca、Zn、Na、Pb、K、Sn离子对实验的铬离子富集的影响，见表1，可以看出该方法对大部分离子有较强的抗干扰能力。

表1　共存离子对测定铬离子的干扰影响Table 1　Tolerance limits of interfering ions in the determination of 0.1 ng/L

2.4铬离子的线性范围和检出限

考察了线性范围0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 pg/L(见表2)，不同浓度与信号的响应关系。作图得出线性方程为y=2.6879x+0.4287,得出线性相关系0.9935，得出铬离子的检出限为0.03 pg/L。8次平行测定的RSD为3.01%。说明此方法有良好的重现性。图4为铬的标准曲线与电化学信号图。

表2　不同浓度的三价铬离子与电化学信号的响应值Table 2　Different concentrations of chromium and electrochemical signal response

图4　铬的标准曲线和电化学信号图Fig.4　SW-ASV of Cr(Ⅲ) with different concentrations (from 0.1 to 0.6 pg/L)

3　结　论

本论文通过对铬离子在KSCN溶液中的电化学分析，优化了电化学中的富集电压，富集时间，以及介质的缓冲溶液的pH的等条件，又对该实验进行了干扰实验，结果是该方法抗干扰性较强。因此建立了一种高灵敏测定铬离子的新方法。

[1]林清泓.火焰原子吸收法测定水中总铬的研究[J].化工之友,2006(6):13-15.

[2]中华人民共和国卫生部.生活饮用水卫生规范[S].2001:79-84.

[3]黄向峰.水中总铬测定方法的对比分析[J].广东化工,2007,34(9):106-108．

[4]朱红,许卫娟. KMnO4氧化-DPC 分光光度法测定水中总铬方法的改进[J].污染防治技术,2010,23 (4):115-116.

[5]奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监侧.3版[M].北京:高等教育出版社,1995: 84.

Anodic Stripping Voltammetry with Gold Electrod to Determine Ultratrace Metal Chrominum

ZHANG Liu-yang, FANG Huai-fang

(College of Chemistry and Materials Science，South-central University for Nationalities，HubeiWuhan430074，China)

Anodic stripping votammetry with gold electrod was studied to determine utratrace metal chromium, SCN- absorb with chromium was used in the gold electrod，they were reacted in the surface of gold electrod. The effect of deposition potential on the peak current was studied in the potential range from -1.4 V to 0.5 V of chromium. The oxidation peak of Cr was at -1.2 V. The developed system provided the linear calibration ranging from 0.1 pg/L to 0.6 pg/L-1with a respective correlation coefficient of 0.9935. The detection limit was 0.03 pg/L.

gold electrod；anodic stripping votammetry；chromium

O657

A

1001-9677(2016)09-0126-03