[发明专利]一种检测不同形态金属离子含量的方法及系统

说明书

本发明公开一种检测不同形态金属离子含量的方法及系统，其是通过电化学方法将不同形态的金属离子选择性分离并富集后，通过激光诱导击穿光谱方法检测出富集后的金属离子含量。本发明通过将选择性电场分离与激光诱导击穿光谱方法相结合，从而可以原位、简便、快速地检测出水体中不同形态的重金属离子的含量。因此本发明克服了传统激光诱导击穿光谱无法检测不同形态的重金属离子含量的问题，实现高灵敏地检测重金属离子含量。

技术领域

本发明涉及分析化学技术领域，尤其涉及一种检测不同形态金属离子含量的方法及系统。

背景技术

当前，水环境污染问题日益突出，特别是重金属污染。其微量浓度即可以产生毒性效应且具有持续性、累积性和放大作用，致使生态环境和人类的生命健康受到严重威胁。监测是预防和治理的基础。因此，准确分析水环境中重金属污染物的含量具有重要的科学意义。

需要指出的是，同一重金属元素的不同形态对人类和环境的危害程度不同。例如，Cr(III)被认为是生命有机体正常运转所必需的微量元素，而Cr(VI)则对生物系统有毒。吸入Cr(VI)会导致哮喘、支气管炎、肺炎、喉和肝的炎症等的疾病发生率增加，Cr(VI)化合物与皮肤的接触可引起皮肤过敏、皮炎等。鉴于这些显著的毒理学差异，我们不仅要分析水中的总Cr浓度，而且要量化其“形态”，这一点非常重要。

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一项具有广泛应用前景的技术。由于LIBS独特的优势，例如多元素分析、快速响应、易于操作、无需样品处理以及样品损坏小等优点，LIBS被广泛应用于重金属的分析。但是，LIBS只能分析水体中重金属元素的总量，无法区分重金属污染物的形态。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种检测不同形态金属离子含量的方法及系统，可以原位、简便、快速地检测水体中不同形态的金属离子的含量。

本发明提出的一种检测不同形态金属离子含量的方法，包括：将不同形态的金属离子选择性分离并富集后，再检测出富集后的金属离子含量。

优选地，所述“将不同形态的金属离子在选择性分离并富集”是通过电化学方法实现；

优选为：将不同形态的金属离子在电解质溶液中分别以阴离子和阳离子的形式存在，再在电场力作用下，分别在阳极电极和阴极电极上富集。

优选地，所述“将不同形态的金属离子在电解质溶液中分别以阴离子和阳离子的形式存在”是通过调节电解质溶液的pH实现；

优选为：采用缓冲溶液将电解质溶液中不同形态的金属离子分别以阴离子和阳离子的形式存在。

优选地，所述阳极电极或阴极电极为钛片、铜片或者玻碳片；

优选地，所述阳极电极或阴极电极的表面还包覆有阴离子吸附材料或者阳离子吸附材料；

进一步优选地，所述阴离子吸附材料为氨基修饰石墨烯，所述阳离子吸附材料为羧基修饰石墨烯或者氧化石墨烯。

优选地，所述“检测出富集后的金属离子含量”是通过激光诱导击穿光谱方法实现；

优选为：将分别在阳极电极和阴极电极富集的金属离子，通过激光诱导击穿光谱技术进行原位测定。

本发明还提出一种检测不同形态金属离子含量的系统，包括：电化学系统和激光诱导击穿光谱系统；

所述电化学系统包括第一电极(4)、第二电极(5)、电化学池(12)和电化学电源(7)；

电化学池(12)用于承装电解液，该电解液中包含分别以阴离子和阳离子形式存在的不同形态金属离子；

电化学电源(7)用于向第一电极(4)、第二电极(5)之间施加电场，以使电解液中以阴离子和阳离子形式存在的不同形态金属离子分别在第一电极(4)、第二电极(5)上富集；