檢測溶液中鉛離子濃度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬含量檢測領(lǐng)域，具體涉及一種檢測溶液中鉛離子濃度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬鉛是一種有害的環(huán)境污染物，并可通過食物鏈在生物體內(nèi)富集。鉛離子是一類主要的環(huán)境污染物，具有致癌性，能夠?qū)θ梭w健康以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。長期反復(fù)接觸對身體有嚴(yán)重危害，尤其誤食帶來的后果極其嚴(yán)重。
[0003]鉛離子的檢測主要應(yīng)用色譜、質(zhì)譜等技術(shù)，但這些方法操作麻煩，且昂貴的精密儀器，限制了它們廣泛的應(yīng)用。因此，建立簡單、快速且靈敏度高的鉛離子檢測方法逐漸成為研宄重點(diǎn)。目前，在檢測金屬離子的伏安法中，由于電極的種類限制，檢測的電化學(xué)信號不明顯，識別能力差、靈敏度低、檢測限高，不能準(zhǔn)確地識別并檢測相關(guān)離子，比如鉛離子。所以，電極需要修飾后提高各種分析性能變的非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的在于，提供一種檢測溶液中鉛離子濃度的方法，用于檢測實(shí)際樣品中鉛離子的濃度；本發(fā)明的另一目的在于，使用一種氨基化石墨烯和環(huán)糊精修飾的電極來測定溶液中的鉛離子濃度，加強(qiáng)了鉛離子的電流相應(yīng)強(qiáng)度，從而提高了檢測靈敏度，并且降低了檢測限。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的，提供了一種檢測溶液中鉛離子濃度的方法，包括:
[0006]步驟1、采用氨基化石墨烯和β -環(huán)糊精修飾玻碳電極為工作電極；以及
[0007]步驟2、采用所述工作電極，利用方波溶出伏安法檢測待測溶液中的金屬離子，并得到金屬離子的方波溶出伏安曲線，根據(jù)金屬離子的方波溶出伏安曲線比對鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線得到溶液中鉛離子的濃度。
[0008]優(yōu)選的是，其中，所述步驟I包括:
[0009]步驟1.1、取氨基化石墨烯和β -環(huán)糊精溶于水，超聲處理為混合溶液；以及
[0010]步驟1.2、將所述混合溶液滴到打磨干凈的玻碳電極表面，紅外干燥后冷卻，得到所述工作電極。
[0011]優(yōu)選的是，其中，所述步驟2中鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線通過以下方法得到:
[0012]配制含不同鉛離子濃度的多份標(biāo)準(zhǔn)溶液，將輔助電極和所述工作電極插到每一份標(biāo)準(zhǔn)溶液中，所述輔助電極、所述工作電極和所述標(biāo)準(zhǔn)溶液之間構(gòu)成電回路，先向該電回路上加載第一沉積電壓，以還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中的金屬離子沉積到電極表面，待還原完成后，再向該電回路上加載第一域值范圍內(nèi)的溶出電壓，以氧化標(biāo)準(zhǔn)溶液中的金屬離子，采集氧化過程中每一個標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溶出電壓值下的方波溶出伏安曲線，將多個電流峰值所對應(yīng)的多個電壓值做平均值，將所述平均值作為鉛離子的特征溶出電壓值，將多份標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流峰值與對應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度值擬合出線性曲線，即為鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)線性曲線。
[0013]優(yōu)選的是，其中，所述步驟2中金屬離子的方波溶出伏安曲線通過以下方法得到:
[0014]將輔助電極和所述工作電極插到待檢測溶液中，所述輔助電極、所述工作電極和所述標(biāo)準(zhǔn)溶液之間構(gòu)成電回路，先向該電回路上加載第一沉積電壓，以還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中的金屬離子，待還原完成后，再向該電回路上加載所述第一域值范圍內(nèi)的溶出電壓，以氧化標(biāo)準(zhǔn)溶液中的金屬離子，采集氧化過程中所述待測溶液在不同溶出電壓值下的方波溶出伏安曲線。
[0015]優(yōu)選的是，其中，所述步驟2中根據(jù)金屬離子的方波溶出伏安曲線和鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)線性曲線得到溶液中鉛離子的濃度是通過以下方法得到的:
[0016]將金屬離子的方波溶出伏安曲線中的電流峰值所對應(yīng)的電壓值作為該待測溶液的特征溶出電壓值，計算該待測溶液的特征溶出電壓值與所述特征溶出電壓值的差值絕對值，判斷所述差值絕對值是否落入允許的誤差范圍內(nèi)，如果落入期間，則判斷檢測溶液為含鉛離子的溶液；
[0017]將金屬離子的方波溶出伏安曲線中的電流峰值代入到鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線中，對應(yīng)得到待測溶液中鉛離子的濃度。
[0018]優(yōu)選的是，其中，所述第一沉積電壓為-1.1V的電壓，沉積時間為240s?420s。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述溶出電壓的第一域值范圍為-0.9V?-0.1V。
[0020]優(yōu)選的是，其中，還包括參比電極，與所述工作電極和輔助電極形成三電極體系；
[0021]其中，所述參比電極為Ag/AgCl電極，所述輔助電極為Pt電極。
[0022]優(yōu)選的是，其中，所述待測溶液和所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值為5.0o
[0023]優(yōu)選的是，其中，將采集的樣品通過預(yù)處理來除去銅離子，以獲得所述待測溶液，所述預(yù)處理包括:
[0024]將樣品溶液在4°C條件下靜置2天后，取上層溶液進(jìn)行試驗；
[0025]將木炭切成lcm_3cm的長條狀，用滌綸濾布包裹成一過濾袋；
[0026]在所述上層溶液中加入所述過濾袋，放置12h后，取出所述過濾袋，得到第一過濾液；
[0027]在定性濾紙上鋪設(shè)1.0g經(jīng)環(huán)氧基官能團(tuán)修飾的龍須菜-海石花的混合物改性過濾劑后，用水潤濕，由此形成第一過濾板；以及
[0028]將所述第一過濾液經(jīng)過所述第一過濾板，收集濾液，得到所述待測溶液。
[0029]本發(fā)明的有益效果
[0030]1、本發(fā)明提供氨基化石墨烯和環(huán)糊精修飾的玻碳電極，有較大的沉積表面積，良好的電子傳遞性能和熱穩(wěn)定性。
[0031]2、本發(fā)明提供的基于采用氨基化石墨烯和環(huán)糊精修飾的玻碳電極檢測溶液中鉛離子濃度的方法，鉛離子濃度和其電流響應(yīng)值有良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)R2 =0.995ο
[0032]3、本發(fā)明提供的基于采用氨基化石墨烯和環(huán)糊精修飾的玻碳電極檢測溶液中鉛離子濃度的方法，其檢測過程簡單方便，靈敏度高、檢測限可達(dá)到9Χ 10_8mol/L。
[0033]4、本發(fā)明提供的基于采用氨基化石墨烯和環(huán)糊精修飾的玻碳電極檢測溶液中鉛離子濃度的方法，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際樣品中鉛離子的快速靈敏檢測。
[0034]5、本發(fā)明提供的待測溶液的預(yù)處理方法，操作簡單，能將待測溶液很快地進(jìn)行雙重過濾處理。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明的每一個標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溶出電壓值下的方波溶出伏安曲線圖；
[0036]圖2是本發(fā)明的鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線圖；
[0037]圖3是本發(fā)明的pH的優(yōu)化圖；
[0038]圖4是本發(fā)明檢測自來水的方波溶出伏安曲線圖；
[0039]圖5是本發(fā)明檢測河水的方波溶出伏安曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不排除一個或多個其它元件或者組合的存在或添加。
[0042]氨基化石墨烯作為一種新型碳材料，引起多個研宄領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的石墨烯相比，氨基化石墨烯具有十分優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)，如:較大的表面積、生物相容性好、電子傳遞性能、良好的熱穩(wěn)定性等。這些優(yōu)越的電學(xué)性質(zhì)使氨基化石墨烯廣泛應(yīng)用于生化分析檢測領(lǐng)域，發(fā)揮了巨大的應(yīng)用潛力。但迄今為止，將氨基化石墨烯修飾玻碳電極用于鉛離子檢測的相關(guān)報道仍未見。
[0043]環(huán)糊精分子具有略呈錐形的中空圓筒立體環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在其空洞結(jié)構(gòu)中，外側(cè)上端由C2和C3的仲羥基構(gòu)成，下端由C6的伯羥基構(gòu)成，具有親水性，而空腔內(nèi)由于受到C-H鍵的屏蔽作用形成了疏水區(qū)。它既無還原端也無非還原端，沒有還原性；在堿性介質(zhì)中很穩(wěn)定，但強(qiáng)酸可以使之裂解；只能被α-淀粉酶水解而不能被β-淀粉酶水解，對酸及一般淀粉酶的耐受性比直鏈淀粉強(qiáng)；在水溶液及醇水溶液中，能很好地結(jié)晶；無一定熔點(diǎn)，加熱到約200°C開始分解，有較好的熱穩(wěn)定性；無吸濕性，但容易形成各種穩(wěn)定的水合物；β -環(huán)糊精是環(huán)糊精的一種，也具有上述特性，較α和γ環(huán)糊精，β-環(huán)糊精應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)成本低，且能很好的包裹氨基化石墨烯，從而修飾到玻碳電極表面，使電極在使用過程中不容易剝落，在檢測溶液中的金屬離子的濃度時，準(zhǔn)確度高。
[0044]三電極體系分別由工作電極(又稱指示電極、研宄電極)、輔助電極(又稱對電極)和參比電極(又稱參照電極、基準(zhǔn)電極)組成。其中，工作電極和輔助電極和溶液組成一個讓電流暢通的回路。由于兩電極法難以測定電極電位，故引入?yún)⒈入姌O。參比電極的作用不是為了促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生，而是作為測量的進(jìn)行這些反應(yīng)的電極電位的一個基準(zhǔn)。
[0045]實(shí)施例1
[0046]所用器皿使用前均用5% ΗΝ0^5泡過夜、沖凈、晾干備用；所用試劑均為分析純，實(shí)驗用水均為超純水。
[0047]一種檢測溶液中鉛離子的方法，包括:
[0048]步驟1、對電極進(jìn)行修飾:取氨基化石墨烯和β -環(huán)糊精溶于水，超聲處理為混合溶液；將所述混合溶液滴到打磨干凈的玻碳電極表面，紅外干燥后冷卻，得到所述工作電極。
[0049]步驟2、建立鉛離子濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線:配制含不同鉛離子濃度的多份標(biāo)準(zhǔn)溶液，多份標(biāo)準(zhǔn)溶液中鉛離子濃度分別為 Omol/L, 1.5X10_7mol/L，2.0X10_7mol/L，3.0X10_7mol/L和1.0X0_6mOl/L，將輔助電極和所述工作電極插到上述標(biāo)準(zhǔn)溶液中，所述輔助電極、所述工作電極和所述標(biāo)準(zhǔn)溶液之間構(gòu)成電回路，先向該電回路上加載第一沉積電壓-1.1V，以還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中的金屬離子，還原過程中，均勻地攪拌標(biāo)準(zhǔn)溶液，使溶液中的金屬離子有效的沉積，沉積時間設(shè)置為350s:待還原完成后，再向該電回路上加載第一域值范圍內(nèi)的溶出電壓-0.9V?-0.1V，以氧化標(biāo)準(zhǔn)溶液中的金屬離子，此時，不攪拌標(biāo)準(zhǔn)溶液，除了鉛離子為O時，對于其余四份標(biāo)準(zhǔn)溶液，采集氧化過程中每一個標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溶出電壓值下的方波溶出伏安曲線，其中，附圖1中的a為鉛離子濃度為1.5X10_7mol/L時的方波溶出伏安曲線；b為鉛離子濃度為2.0X 10_7mol/L時的方波溶出伏安曲線；c為鉛離子濃度為3.0X 10_7mol/L時的方波溶出伏安曲線；d為鉛離子濃度為1.0X0_6mol/L時的方波溶出伏安曲線；四條曲線中的電流峰值所對應(yīng)的電壓值取平均值，該平均值作為鉛離