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非对称性敏感膜旋转电极装置
14-04-09 | 编辑: | 【  】【打印】【关闭

    本研究开发出了一种基于非对称性聚合物膜高灵敏离子选择性电极的新型海水重金属检测技术,实现了海水中重金属污染物的实时、快速、高灵敏检测(如图)。传统的聚合物膜离子选择性电极在零电流条件下存在一个从电极膜相向样品溶液相扩散的主离子通量,该离子通量决定了电极的实际检出限。海水样品中基体效应复杂且重金属含量极低,膜相中的主离子极易与海水中的高浓度的干扰离子(Na+)发生“离子交换效应”,所产生的主离子通量严重限制了电极的检出限。为了消除该“离子交换效应”,本研究采用电极膜内充液和活化液均为0.5 mol/L NaCl,其高浓度的钠离子与海水基体相仿,并可保证电极膜在测定前不含主离子。由于电极膜电位随着表面主离子的浓度增加而增加,所以提高主离子在水相扩散层中的扩散速率或者降低在膜相扩散层中的扩散速率,均将显著提高检测灵敏度。与传统聚合物膜离子选择性电极中亲脂性离子交换剂溶于聚合物膜相中不同,本研究中的亲脂性离子交换剂直接涂于聚合物膜表面,从而减少或消除电极膜表面主离子向膜内部的扩散,提高离子选择性电极检测痕量重金属离子的灵敏度,降低检出限。

    另外,为进一步降低检出限,选用硬度较大的聚合物(PVC,聚氯乙烯)为电极膜基体材料,减小增塑剂在膜相中的比例,降低膜中离子载体的浓度,从而有效抑制了主离子在膜相中的扩散;为了进一步缩短检测时间,采用旋转电极体系,降低水相扩散层厚度,提高了主离子在水相中的扩散速率。在最优条件下,铜离子、汞阴离子、铅离子和镉离子的线性范围分别为:1×10-9 - 6×10-8 mol/L1×10-9 - 4×10-8 mol/L1×10-9 - 2×10-8 mol/L1×10-9 - 2×10-8 mol/L,相应检出限分别为8.06×10-10 mol/L2.07×10-11 mol/L2.10×10-10 mol/L7.18×10-11 mol/L。将该法用于实际海水样品的测试,结果与溶出伏安法的基本一致。

    该研究成果将为满足国家在水环境监测领域的重大需求做出贡献,将有力推动环境痕量金属元素分析化学学科的发展。

 


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