吸附溶出伏安法测定水中镍和钴的条件优化

王晴萱

(辽宁省大连生态环境监测中心 中心分析室，辽宁 大连 116023)

0 引言

金属对于环境和人体的危害近年来备受关注，2017年修订的《地下水质量标准》中重金属镍和钴被列为环境监测项目中的毒理学指标.生产、生活活动造成的天然水体镍、钴污染，可通过食物链浓缩、富集，对人体和生物造成伤害.

生态环境监测领域中测定镍和钴的国家标准、行业标准方法有多种，主要有电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、分光光度法、原子吸收法和极谱法，这些方法的适用范围大多为地表水、地下水、生活污水和工业废水[1-10].调查发现，测定海水中镍的国家标准方法有三种，但只有无火焰原子吸收分光光度法能满足《海水水质标准》中对镍含量测定检出限较低的要求[11].海水具有盐度高、金属含量低的特点，使用无火焰原子吸收法测定海水中的镍时需要进行有机溶剂富集萃取以达到检出限要求，有机溶剂前处理过程繁复，萃取剂也容易造成环境的二次污染；使用电感耦合等离子体发射光谱法测定海水中的镍时，即使配备了高盐雾化器，海水中的高盐分仍易在管中沉积，易造成仪器熄火，海水高盐分还会导致采样锥磨损等问题；吸附溶出伏安法(ASV)在测定海水中痕量镍时无需繁复的前处理，在操作和成本上极具优势，易于推广.

本文采用吸附溶出伏安法测定痕量镍和钴，向pH值 8.0～ 9.5的氨水-氯化铵缓冲溶液中加入0.10 mL的丁二酮肟乙醇溶液(0.50 g/L)，进行上机测试，筛选出最佳的实验条件.

1 预电解电位及预电解富集时间对ASV法影响实验

1.1 预电解电位

参考《化学试剂 阳极溶出伏安法通则》[12]的规定，选定的预电解电位应比待测物在该测定条件下的溶出峰电位增加0.2 V以上.Ni的溶出峰为-0.9 V左右，Co的溶出峰在-1.0 V左右，在预电解电位为-0.5 V、-0.6 V、-0.7 V三种情况下对Ni和Co含量分别为1.0 μg/L、0.5 μg/L的混合溶液进行7次平行扫描，结果如图1所示.

实验结果表明，当预电解电位为-0.6 V时，Ni和Co的电流强度绝对值均值均为最大，故选择-0.6 V为实验的预电解电位.

1.2 预电解富集时间

参考《化学试剂 阳极溶出伏安法通则》[12]的规定，预电解富集时间不少于1 min，不多于10 min，在测定过程中此值应保持恒定.在预电解时间为60 s、90 s、120 s、150 s 时，对Ni和Co含量分别为1.0 μg/L、0.5 μg/L的混合溶液进行7次平行扫描，结果如图2所示.

实验数据表明，随着预电解富集时间增长，电流强度绝对值逐渐增加，到达120 s后，增速变缓，综合考虑做样时间，选择120 s为预电解富集时间.

2 扫描电位范围及扫描速率对ASV法影响实验

2.1 扫描电位范围

扫描电位范围应包括所有待测物的溶出峰.综合多次实验数据可以得出，扫描电位在-0.8 ～-1.3 V之间时，可保证Ni和Co均能完整出峰，故选择此电位范围.

2.2 扫描速率

选择了4个不同的扫描速率进行筛选实验.在6.6 mV/s、13.2 mV/s、26.4 mV/s、33.3 mV/s条件下对相同含量的Ni和Co混合溶液分别进行实验，确定最佳扫描速率，结果如表1、表2、图3～5(见107页)所示.当扫描速率为33.3 mV/s 时Ni和Co出尖峰，峰型及分离度较差；扫描速率在6.6～26.4 mV/s间，Ni和Co峰型、分离度较好，电流强度绝对值变大，加标后溶液电流平均改变量也增大：因此，最终选择26.4 mV/s为最佳实验条件.

表1 不同扫描速率下Ni的实验结果 单位：A

表2 不同扫描速率下Co的实验结果 单位：A

3 结论

通过实验了解了预电解电位、预电解富集时间、扫描电位范围和扫描速率对吸附溶出伏安法测定镍和钴的影响.实验结果表明，最佳实验条件：预电解电位为-0.6 V，预电解富集时间为120 s，扫描电位在-0.8～-1.3 V之间，扫描速率为26.4 mV/s.建议采用吸附溶出伏安法测定镍和钴时，使用此实验条件.