极谱分析法测定水中铅

极谱分析法测定水中铅

生活饮用水是人类生存和发展的基础。95%的饮用水水源受到污染。铅是一种能在人体和动物组织中蓄积的有毒金属,能导致贫血,神经机能失调和肾损伤。作为生活饮用水中重要的卫生指标,铅的测定方法有双硫腙分光光度法和原子吸收法。前者需要反复萃取以分离干扰元素,操作繁琐,须使用剧毒试剂氰化钾,造成二次污染和毒害。而光谱法所用仪器价格昂贵,不易推广。极谱分析法在金属含量分析中因试剂用量少,操作简便,仪器价格低廉,测定快速等优点日益引起人们的重视,但用于生活饮用水中铅含量的测定未见相关报道。本文采用盐酸-碘化钾-钒(IV)-抗坏血酸底液体系,采用催化极谱法,在对体系组成进行优化的基础上,研究该体系下铅的最低检测浓度,并对方法的加标回收以及精密度进行探讨,用该法对山东科技大学(青岛校区)自来水中铅的含量进行测定,以对校区的生活饮用水质提供有用信息。1实验部分1.1标准工作液的配制MEC-12B型多功能电化学分析仪;MEC-12B多功能电化学分析系统软件;AE260-S电子天平;所用试剂除盐酸、硝酸为优级纯、铅粉为光谱纯以外,其余均为国产分析纯,实验用水均为蒸馏水。铅标准工作液(10μg/mL):称取光谱纯铅粉0.1000g,置于100mL烧杯中,加入1∶2硝酸5mL使之溶解后蒸发至干,加水50mL,加热溶解,移入1L容量瓶中,用水定容至刻度,摇匀,则含铅0.1mg/mL(铅贮备液)。准确吸取铅贮备液10mL,用蒸馏水稀释至100mL,得到10μg/mL的铅标准工作液。(1+1)盐酸、12%碘化钾溶液、5%抗坏血酸溶液。钒(Ⅳ)溶液:称取11.7g偏钒酸铵(NH4VO3)于烧杯中,加热,溶解于400mL水中,冷却后加入10mL浓盐酸,再加入适量抗坏血酸还原至深蓝色,加热煮沸除去过量的抗坏血酸,冷却后用水稀释至1000mL,贮于试剂瓶中。该溶液V(Ⅳ)的浓度为0.1mol/L。1.2工作电极环反复法在一定的酸度条件下KI与Pb(NO3)2反应生成PbI2−442-络离子,此络离子在工作电极上被吸附,并在电极上放电得到铅,后又在钒(Ⅳ)的催化氧化下生成Pb2+,生成的Pb2+又与KI反应生成PbI2−442-络离子,然后又在工作电极上反应产生电流,如此循环反复增大电流,从而提高测定的灵敏度。实验过程中,水样中Fe3+、Cu2+及O2的干扰可用一定量的抗坏血酸除去。1.3实验方法1.3.1极谱分析方法取一定量的铅标准溶液于50mL容量瓶中,加入底液体系为:1.0mL(1+1)盐酸、4mL12%的碘化钾溶液、4mL0.1mol/L钒(Ⅳ)溶液、2mL5%的抗坏血酸溶液,以水定容至50mL,摇匀,放置3～5min,取部分溶液于电解杯中,进行极谱扫描并测量导数波高,导数波形清晰、尖锐时所对应的峰电位即为铅所对应的催化波。设定扫描参数:分析方法为线性扫描;起始电位为—0.2V;终止电位为—0.6V;静止时间为30s;采样间隔为5s;扫描速度为1000mV/s。1.3.2最低检测浓度的测定分别取0、0.1μg、0.2μg、0.3μg、0.4μg铅于50mL容量瓶中(铅的最终浓度分别为0、2μg/L、4μg/L、6μg/L、8μg/L),其他操作方法同1.3.1(加入的底液体系以及放置时间),测得各自对应的峰电流,由检测下限的峰电流至少为空白峰电流的一倍,即可得到该体系下极谱催化法测定铅的最低检测浓度。1.3.3不同浓度铅标准溶液的极谱分析取7个50mL的容量瓶分别进行编号,分别加入0、0.25μg、0.5μg、1μg、2.5μg、5μg、10μg的铅标准溶液,其他操作方法同1.3.1(各容量瓶中铅溶液的浓度分别为0、5μg、10μg、20μg、50μg、100μg、200μg/L),于原点电位—0.2V进行极谱扫描,测得不同浓度的铅所对应的导数波高。1.3.4加标回收率的测定取1L山东科技大学(青岛校区)自来水试样,加入不同量的铅标准液,然后按1.3.1的方法进行操作,用标准曲线法计算加标回收率。方法的精密度分析:对含铅为10μg/L的水样进行8次分析,测定其平均值、标准偏差及变异系数。1.3.5蒸后冷却、冷却取50mL水样于100mL烧杯中,低温蒸至近干,取下稍冷却。其他操作方法同1.3.1。多次测定取平均值可得极谱峰电流,由铅标准曲线方程可得水样中铅的浓度。2结果与讨论2.1极谱波的制备按1.3.1中所述方法对铅标准液进行催化极谱扫描,所得铅的催化极谱波如图1所示。由图1可得,在-0.39V处导数波形清晰、尖锐,为铅对应的催化波。在后面的定量分析实验中,采用1.3.1的方法进行波谱扫描,在-0.39V处读取铅的导数波高(即峰电流)。2.2对应的峰电流按1.3.2所述方法进行铅的最低检测浓度测定,所得不同铅浓度下对应的峰电流如表1所示。由表1可得,铅浓度为2μg/L时,峰电流小于空白峰电流的1倍,而当铅浓度为4μg/L时,其峰电流大于空白峰电流的1倍,则该测定体系下测定铅的最低检测浓度为4μg/L。2.3峰电流及铅浓度的线性回归通过对不同浓度的铅溶液进行极谱催化波扫描,读取其对应的峰电流,得到峰电流与浓度的对应关系后对其进行一元线性回归,可得峰电流y(μA)与铅浓度x(μg/L)的关系式为y=0.0125x+0.0305,R2=0.9996。在该测定体系下,铅浓度在4～200μg/L范围内与峰电流呈良好的线性关系。2.4回收率和精密度山东科技大学(青岛校区)自来水试样,加入不同量的铅标准液后,通过测定其各自对应的峰电流,求得其测得的铅含量,并计算其回收率,具体结果见表2,回收率实验结果满意。对含铅为10μg/L的水样进行8次分析,测得其平均值为9.897μg/L,标准偏差为0.0089,变异系数为4.8%。结果说明该测定方法的精密度良好。2.5方法的精密度按1.3.5所述方法对于山东科技大学(青岛校区)南门小河中水样,分别用本法与双硫腙分光光度法(国标法)平行测定5次,测定结果见表3。用F-检验对结果进行统计分析表明,F0.05(4,4)=6.39,而F为1.56<6.39,故本法测定的精密度与国标法之间不存在显著性差异(置信度95%)。按1.3.5所述方法对于山东科技大学(青岛校区)自来水去样,对其进行极谱法测定,三次的测定结果分别为9.38μg/L、9.36μg/L、9.39μg/L,取均值可得山东科技大学(青岛校区)自来水中铅含量为9.38μg/L,达到中华人民共和国生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)中规定的铅含量不高于10μg/L的标准。3