线性扫描伏安法测定废水中的镉离子.doc

线性扫描伏安法测定废水中的镉中山大学化学与化学工程学院摘要：通过线性扫描伏安法测定沸水中镉的含量，此法精度高，操作简单，反应灵敏。通过对峰电流值和浓度做线性拟合做出标准曲线。测得废水中镉含量为45.66mgL-1。远高出GB8978-1996的允许排放浓度。关键词线性扫描伏安法标准曲线镉离子测定镉是我国实施排放总量控制的指标之一，其毒性很大，而且可以在人体内积蓄，主要积蓄在肾脏，引起泌尿系统的功能变化。水中含镉0.1mg/L时，可轻度抑制地面水的自净作用。农灌水中含镉0.007mg/L时，即可造成污染;含镉0.04mg/L时，土壤和稻米等农作物会受到明显影响。镉的主要污染源有电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。目前常见的测量废水中镉的含量的方法有比色法 双硫腙直接比色法测定废水中的镉；霸书红；沈阳化工，1993（28）3，50-52 双硫腙加OP乳化剂直接比色法测定废水中的镉；叶玮 刘荣 艾碧英；化学分析计量，2008（17）3,45-47、原子吸收分光光度法 钨丝无火焰原子吸收光谱法测定废水中的镉；马锦秋，陈进生；光谱学与光谱分析；（4）3,39-41 火焰原子吸收分光光度法测定废水中的镉；蒋树，汤华；环境科技，2009（22），25-26和电化学 应用悬汞电极测定废水中的镉；邹景瑶；上海环境科学。1988（7）4，28-30方法。原子吸收分光光度法干扰因素较多；比色法构建共轭体系时用到大量剧毒化合物，不利于健康以及后处理；如今多采用伏安极谱法，伏安极谱法精度高，测定也非常稳定，操作简单，反应灵敏，重现性好。1实验部分1.1实验原理Cd2+在多种底液中都具有良好的极谱波。本实验采用1.0mol/L HCl作底液，在-0.3-0.8V进行线性电势扫描，Cd2+在汞膜电极上发生如下电极反应：Cd2+ + 2e- + Hg = Cd（Hg）E12=-0.67V （vs. SCE)电流峰高和浓度成正比，据此进行定量分析。由于线性伏安法的点位扫描速度较快，不可逆的氧波影响不大，当被测物质浓度较大时可不必除氧。1.2试剂与仪器仪器：CHI650A电化学工作站；三电极系统：汞膜电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，Pt为辅助电极。试剂：汞（A.R.）；2mol/L HCl溶液；0.5mg/mL Cd2+标准溶液；样品溶液：含Cd2+的废水样（已含1.0mol/L HCl）1.3实验过程1.3.1在银盘电极上制备汞膜电极将在砂纸上打磨抛光露出表面的银盘电极放到二次水中超声清洗5min；浸入汞中30s，柔和搅动电极，至端面蘸涂了一层汞膜，置于待测液中，-0.30V-0.80V点位范围内循环扫描5周，浸泡在二次水中备用。1.3.2配置电化学工作站打开电化学工作站和计算机上相关软件，依次设置扫描方式（线性扫描伏安法）、起始电位（-0.30V）、终止电位（-0.80V）、扫描速率（0.05V/s）、采样宽度（0.001）、静止时间（30s）和灵敏度（1e-005）。1.3.3测量取5个50mL容量瓶，用吸量管准确加入0、2mL、4mL、6mL、8mLCd2+标准溶液，再加入25mL 2mol/L HCl溶液，用水稀释至刻度，摇匀。溶液由稀到浓倒入电解池中进行测定，得出峰电流数据，保存并进行半微分处理，记录数据。测定未知液的导电性质。2结果与讨论2.1实验结果c/mgL-1常规（峰电流值（A）半微分/（As-1）1/20.00004.07e-8002.872e-80.022.017e-62.066e-62.059e-61.969e-62.821e-62.838e-60.042.752e-62.711e-62.677e-62.455e-62.379e-62.337e-60.063.932e-63.363e-63.946e-63.418e-63.498e-63.448e-60.085.277e-65.270e-65.316e-64.630e-64.592e-64.615e-6未知3.171e-63.087e-63.070e-62.705e-62.622e-62.597e-62.2线性拟合Y = A + B * XA3.1216E-7B6.1264E-5R0.98639Y = A + B * XA5.77742E-7B5.05543E-5R0.9422.3浓度结果c/mgL-1常规峰电流值（/A）半微分峰电流值（/A）0.000.000E+000.000E+004.070E-080.000E+000.000E+002.872E-081.357E-089.573E-090.022.017E-062.066E-062.059E-061.969E-062.821E-062.838E-062.047E-062.543E-060.042.752E-062.711E-062.677E-062.455E-062.379E-062.337E-062.713E-062.390E-060.063.932E-063.363E-063.946E-063.418E-063.498E-063.448E-063.747E-063.455E-060.085.277E-065.270E-065.316E-064.630E-064.592E-064.615E-065.288E-064.612E-06未知液3.171E-063.087E-063.070E-062.705E-062.622E-062.597E-063.109E-062.641E-06测定结果/mgmL-10.04565770.040819比较拟合曲线的相关性，选择常规数据绘制的标准曲线，得到Cd2+的浓度为0.04566mgmL-1。2.4思考讨论2.4.1为什么拟合曲线的相关系数偏低？答：根据曲线发现，浓度为0.2mg/mL时，数值偏高。影响曲线拟合结果。2.4.2为什么线性扫描伏安法的i-E曲线显得光滑无锯齿状，而普通极谱波带却带锯齿状？答：本实验采用线性扫描伏安法技术，通过半微分（Semi-derivative）处理，可以将伏安波的半峰形转化成峰形，改善了峰形和峰分辨率，显得光滑无锯齿状。2.4.3极谱法和伏安法有何区别？答：极谱法与伏安法的区别： 伏安法和极谱法是一种特殊的电解方法。以小面积、易极化的电极作工作电极，以大面积、不易极化的电极为参比电极组成电解池，电解被分析物质的稀溶液，由所测得的电流电压特性曲线来进行定性和定量分析的方法。当以滴汞作工作电极时的伏安法，称为极谱法，它是伏安法的特例。2.4.4本实验中设置的静止时间较长，为30秒，目的是什么？答：目的是为了消除前次测定后所带来的误差，提高实验的精度。2.4.5消除氧波和极谱极大的干扰一般采用什么方法？为什么本实验无需特别处理？答：消除极谱极大：加入可使表面张力均匀化的极大抑制剂，通常是一些表面活性物质如明胶、PVA、Triton X-100等。 消除氧波：1) 通入惰性气体如H2、N2、CO2 (CO2仅适于酸性溶液)；2) 在中性或碱性条件下加入Na2SO3，还原O2；3) 在强酸性溶液中加入Na2CO3，放出大量二氧化碳以除去O2；或加入还原剂如铁粉，使与酸作用生成H2，而除去O2；4) 在弱酸性或碱性溶液中加入抗坏血酸；5) 分析过程中通N2保护（不是往溶液中通N2）。由于线性扫描伏安法扫描的速度比较快，氧波和前波的干扰很小，可不除氧，前放电物质存在也不干扰测定