鉍膜電極差分脈沖溶出伏安法測定蘋果和梨中的鉛含量*

郭子英 彭 吉 樊月琴 楊彩虹

(1.大同大學化工學院，大同 037009; 2.大同質(zhì)量技術監(jiān)督測試所，大同 037008)

隨著科學技術的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們開始更多地關注自身健康，生命科學已經(jīng)成為當今最活躍的研究領域之一。鉛是一種污染重金屬，它對機體的毒性作用越來越被人們所關注。鉛通過皮膚、消化道、呼吸道進入體內(nèi)多種器官，對神經(jīng)、血液、消化、心腦血管、泌尿等多個系統(tǒng)造成損害，嚴重影響體內(nèi)的新陳代謝，阻塞金屬離子代謝通道而造成低鈣、低鋅、低鐵，并導致補充困難，出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)病癥、代謝障礙[1]。因此，重金屬鉛含量的測定是這一領域的熱門課題。選擇一種能夠準確、簡便、快速地分析測定鉛含量的方法對于人類的健康具有十分重要的意義。電位溶出法由于儀器簡單、靈敏度高、分析成本低而成為推薦方法之一[2-5]。筆者用鉍膜電極差分脈沖溶出伏安法對蘋果和梨中的鉛含量進行測定，結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電化學分析儀：LK2006型，天津市蘭立科化學電子高技術有限公司；

玻碳電極：BT型，江蘇江分電分析儀器有限公司；

pH計：pHSJ-4A型，上海精密科學儀器有限公司；

高速萬能粉碎機：FW-100型，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；

磁力加熱攪拌器：79-1型，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；

電子分析天平：FA1104型，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；

鉛標準溶液：1 000 μg/mL，介質(zhì)10%HNO3，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究學院；

鉛標準使用溶液：準確移取100 μL鉛標準溶液，定容至250 mL，用時適當稀釋；

鉍溶液：100 mg/L，準確稱取0.0250 g Bi(NO3)3,溶于水，定容至250 mL,用時適當稀釋；

HAc-NaAc緩沖溶液(pH 4.7)：取無水NaAc 20.75 g, 溶于水，加冰乙酸(HAc)15 mL,定容至250 mL；

HCl溶液：0.07 mol/L，取0.6 mol/L濃HCl，稀釋至100 mL；

實驗所用試劑均為分析純；

實驗用水均為二次蒸餾水。

1.2 蘋果和梨樣品溶液的制備

取蘋果和梨各1個，去皮、去核后，用微波爐烘干，用高速萬能粉碎機磨成粉末，準確稱取1.000 1 g蘋果皮、1.000 5 g蘋果肉、1.000 9 g梨皮和0.999 3 g梨肉，分別置于250 mL消化容器(燒杯)中，加入HClO4-HNO3混合液(體積比為1∶3)置于電熱套上加熱消化，至消化液呈淡黃色或無色，稍冷加入20 mL水再繼續(xù)加熱趕酸，至消解液0.5 mL止，冷卻后用水定容至50 mL容量瓶中，待測。

1.3 儀器優(yōu)化參數(shù)

富集電位：-1 400 mV；富集時間：180 s；靜止時間：4 s；脈沖幅度：50 mV；脈沖寬度：0.04 s；脈沖周期：0.01 s；休止電位：4 mV，休止時間：2 s；起始電位：-1 000 mV；終止電位：-400 mV。

1.4 實驗方法

在1.3儀器優(yōu)化的條件下，準確移取1.00 mL蘋果(梨)樣品溶液加9.00 mL水、10.00 mL 0.5 mg/L Bi3+溶液，用HAc-NaAc 調(diào)節(jié)至pH 4.91，用適量水定容于50 mL容量瓶中，搖勻，測定溶液的溶出峰電流值。

2 結果與討論

2.1 富集電位

當富集電位為-1 500～-1 100 mV時，隨著電位正移，溶液的峰電流值略有下降；當富集電位為-1 400 mV時，溶液的峰電流值最大，因此實驗選擇富集電位為-1 400 mV。

2.2 富集時間

陽極峰電流值隨著富集時間的延長，Pb2+還原趨于完全，溶液的峰電流值增大；當富集180 s后，峰電流變化逐漸緩慢。實驗選擇富集時間為180 s。

2.3 鉍濃度的影響

隨著鉍濃度的增加，電流上升，但當鉍濃度大于一定值時，峰電流開始下降，原因是鉍濃度過大，鍍鉍膜厚度相應增加，從而不利于配合物在鉍膜中擴散氧化。實驗選擇鉍濃度為0.5 mg/L。

2.4 pH值的影響

在溶液中分別加入不同濃度的鹽酸進行試驗，結果表明，當pH值為 4.91時溶液的峰電流值最大且峰形好。實驗選擇pH 4.91的溶液。

2.5 支持電解質(zhì)的影響

通過一系列試驗，研究了Pb2+在濃度均為1 mol/L 的KCl、HCl、KSCN、HAc-NaAc溶液中的溶出行為。發(fā)現(xiàn)在HAc-NaAc緩沖溶液體系中Pb2+的溶出峰電流高，且背景電流小。

2.6 干擾離子試驗

對于濃度為2.0×10-4g/L的Pb2+溶液，相對誤差為±10%時，研究了不同濃度的多種離子對測定的影響。100倍的Zn2+、60倍Mn2+、8倍 Fe3+、10倍Cu2+、5倍Co2+對實驗無干擾。

2.7 線性方程、檢出限及電極的重現(xiàn)性

將鉛標準溶液配制成系列標準工作溶液，按實驗方法進行測定。鉛離子濃度在8.7×10-3～0.1 g/L范圍內(nèi)與峰電流線性關系良好，線性方程為I=6.364c+0.637，相關系數(shù)r=0.995 8，鉛離子的檢出限為8.4×10-8g/L。配制1.0×10-4g/L的Pb2+溶液，用同一支電極(測定后僅做清洗)對鉛標準溶液平行測定13次，測定結果的相對標準偏差為3.75%，說明電極的重現(xiàn)性較好。

2.8 回收試驗

在最優(yōu)化的條件下，按實驗方法測定蘋果樣品溶液，并進行加標回收實驗，結果見表1。

2.9 樣品測定

在最優(yōu)化的條件下，按照實驗方法對樣品進行測定，結果列于表2。由表2可見，由于環(huán)境的污染，蘋果皮和梨皮中的鉛含量均高于蘋果肉和梨肉，所以在日常生活中吃蘋果和梨時應削皮。

表1 加標回收試驗結果(n=3)

表2 樣品測定結果(n=3)

3 結語

采用電位溶出法,用鉍膜電極代替汞膜電極對測定痕量重金屬鉛進行了研究。實驗結果表明，該法簡單快速，準確度和精密度均符合要求。鉍膜電極具有無毒、高靈敏度等優(yōu)點，這些都使它作為分析微量元素的首選方法。因此在日常分析中用鉍膜電極代替汞膜電極，有實際應用價值。

[1] 荊補琴,王尚芝.化妝品中鉛的測定方法研究進展[J].化學分析計量,2008,17(2):77-79.

[2] Alan M. Bond. 200 years of practical electroanalytical chemistry: past, present and future directions illustrated by reference to the on-line, on-stream and off-line determination of trace metals in zinc plant electrolyte by voltammetric and potentiometric techniques[J]. Analytica Chimica Acta, 1999, 400(3): 333-379.

[3] Guo Ziying, Feng Feng. Quantitative determination of zinc in milk vetch by anodic stripping voltammetry with bismuth film electrodes[J]. Talanta, 2005, 65(4): 1 052-1 055.

[4] 王志華,盧小泉,耿再新,等.2,4,6-三(3,5-二甲基吡唑)-1,3,5-三嗪碳糊修飾電極陽極溶出伏安法測定鉛[J].西北師范大學學報(自然科學報),2001,37(1):60-63.

[5] Lei Xiao, Gregory G Wildgoose, Richard G Compton. Sensitive electrochemical detection of arsenic (III) using gold nanoparticle modified carbon nanotubes via anodic stripping voltammetry [J].Analytica Chimica Acta, 2008, 620(2): 44-49.