[发明专利]测定水中氧化性金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学的技术领域的检测方法，具体是一种测定水中氧化性金属离子的方法。

背景技术

具有氧化性的金属离子，包括Cr(VI)、Cu²⁺等。其中Cr(VI)常在电化学工业中作为铬酸。此外还用于色素中的着色剂(亦即铬酸铅)及冷却水循环系统中。Cr(VI)为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感，更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。因此Cr(VI)是水质污染控制的一项重要指标。

铜是人体所必须的微量元素，缺铜会产生贫血，腹泄等病症，但过多摄入铜亦会产生危害。铜对水生生物的危害较大，铜对水生生物的毒性与其形态有关，游离铜离子的毒性比络合态铜大得多。铜的主要污染源是电渡、冶炼、五金加工、矿山开采、石油化工和化学工业等部门排放的废水。因此Cu²⁺也是工业废水污染控制的一项重要指标。

测定水体中重金属离子目前广泛采用的有分光光度法、原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法及容量法等，尤以前两种用的最多，容量法多用于常量分析。其中分光光度法，原子吸收分光光度法等这些测试技术，需要大型的分析仪器(如光化学法和色谱法)，不适合携带和现场分析，并且不能进行在线监测。相反，电化学方法中的极谱法，它不需要复杂的仪器而且可完全更新界面以避免干扰，并可对重金属离子进行灵敏检测。但是它的主要缺点是需要用汞，汞本身就具有很高的毒性，对于环境和操作人员会带来难以逆转的危害。

在两互不相溶电解质溶液界面上(ITIES)的电化学研究有着广泛的应用，如膜分离、离子选择性电极、溶剂萃取以及模拟生物膜等，已经有相当数量的有机溶剂，如硝基苯、1，2-二氯乙烷、苯乙酮、氯苯和硝基苯混合物等被用作研究液/液界面的有机溶剂，但由于这些溶剂具有较高的毒性，对环境会造成一定的污染而不能被广泛应用。为了克服这些缺点，1984年Koczorwski等以及Cheng在《J.Electroanal.Chem.》(《电分析化学》)发表文章分别提出利用直流和交流循环伏安法研究水/甲基异丁酮(MIBK)体系，水/2-庚酮和水/2-辛酮界面的离子迁移自由能，脂肪酮类有机试剂相对于常用的硝基苯、1，2-二氯乙烷毒性较大的有机试剂而言具有更好的实用意义。然而在利用这些试剂进行分析测试时，必须采用四电极体系，而且它们本身的介电常数较低(ε约为10)需要在水相和有机相中都加入支持电解质，它们过窄的电化学窗口限制了脂肪酮的应用。1994年Osborne等在《J.Electroanal.Chem.》上发表文章中建议在水相中不加入支持电极质，而增加有机相支持电解质的浓度，利用单个微孔界面扩展电化学窗口。

经对现有技术的文献检索发现，1998年Shi等在《J.Phys.Chem.B》(《物理化学B》)1998年第102期第9850页上发表的文献Simple ElectrochemicalProcedure for Measuring the Rates of Electron Transfer acrossLiquid/Liquid Interfaces Formed by Coating Graphite Electrodes with ThinLayers of Nitrobenzene(薄层硝基苯涂层石墨电极形成的液/液界面处电子迁移速率测定的简单电化学方法)发展了薄层伏安法研究液/液界面的离子迁移。Scholz等在《Electrochemistry Communications》(《电化学通讯》)2000年第二期第112页上发表的文献A new access to Gibbs energies of transferof ions across liquid|liquid interfaces and a new method to studyelectrochemical processes at well-defined three-phase junctions(离子在液/液界面处迁移的吉布斯自由能测定新方法以及三相电极的电化学过程研究新方法)中报道了研究液/液界面离子迁移的新方法：三相电极法。它最大的优点是在进行电化学研究时，在水相和有机相中都无需加入支持电解质。但很少有人利用脂肪酮作为有机相，因为它们的比重都比水轻，不易在电极上形成所需的液滴(膜)，对于利用液/液界面电分析法定量分析金属离子浓度的方法就更少。