基于陽極溶出伏安法的水質(zhì)自動監(jiān)測儀測定銅、鋅的研究

王 琳，鄧敏軍，蔣建宏，李麗和，卜秋榮

(1.廣西壯族自治區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，廣西 南寧 530028；2.力合科技(湖南)股份有限公司，湖南 長沙 410205)

銅、鋅是人體生長發(fā)育過程中必需的微量元素[1-2]，是許多機體蛋白和酶的重要構(gòu)成要素[3]，銅、鋅含量的多寡影響著人體的健康[4-5]。目前，銅、鋅的分析方法主要有火焰原子吸收分光光度法[6]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[7]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[8]、線性掃描溶出伏安法[9]、陽極溶出伏安法[10]等，其中陽極溶出伏安法具有靈敏度高、檢出限低、分辨率好、操作簡便、可同時分析多種重金屬等優(yōu)點，被廣泛應用于現(xiàn)場快速檢測及在線監(jiān)測[11-12]。作者基于陽極溶出伏安法的工作原理，設計了一套操作簡單、方便攜帶、檢測快速、可同時測定銅、鋅等重金屬的水質(zhì)自動監(jiān)測儀，可應用于地表水和工業(yè)廢水中的應急監(jiān)測和在線預警監(jiān)測等，在此，作者對自動監(jiān)測儀的準確度、精密度、檢出限、量程范圍等性能指標進行測試，為自動監(jiān)測儀的推廣應用提供技術(shù)支撐。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

銅標準樣品(100 mg·L-1)、鋅標準樣品(100 mg·L-1)，環(huán)境保護部標準樣品研究所；濃硝酸、濃鹽酸，優(yōu)級純，成都科龍化工試劑廠；濃硫酸，優(yōu)級純，西隴化工股份有限公司；超純水。

LFEC-2006型DPASV車載式重金屬自動監(jiān)測儀，力合科技(湖南)股份有限公司；三電極體系：工作電極、參比電極、鉑電極。

1.2 工作原理

陽極溶出伏安法是在恒定電位下，將待測金屬離子在工作電極上電解富集，然后將電位由負向正的方向進行掃描，使金屬從工作電極上氧化溶出，根據(jù)其溶出電位和氧化峰強度確定被測物質(zhì)的成分及含量。基于陽極溶出伏安法的水質(zhì)自動監(jiān)測儀的工作原理如圖1所示。

圖1 基于陽極溶出伏安法的水質(zhì)自動監(jiān)測儀的工作原理

1.3 測定方法

分別選擇不同濃度的銅、鋅標準樣品，進樣測定，對自動監(jiān)測儀的準確度、精密度、檢出限、量程范圍等性能指標進行測試。A量程 0～0.2 mg·L-1，B量程0～1.0 mg·L-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 準確度

以相對誤差最大值作為判定依據(jù)，用自動監(jiān)測儀分別測定A、B量程滿量程20%、80%濃度的銅、鋅標準樣品各7次，結(jié)果見表1。

由表1可知，自動監(jiān)測儀同時測定銅、鋅時，均滿足測試中準確度不大于±10%的要求。表明自動監(jiān)測儀準確度良好。

表1 準確度測試結(jié)果(n=7)

2.2 精密度

以相對標準偏差作為判定依據(jù)，用自動監(jiān)測儀分別測定A、B量程滿量程50%濃度的銅、鋅標準樣品各6次，結(jié)果見表2。

由表2可知，自動監(jiān)測儀同時測定銅、鋅時，均滿足測試中精密度不大于±5%的要求。表明自動監(jiān)測儀精密度良好。

表2 精密度測試結(jié)果(n=6)

2.3 檢出限

用自動監(jiān)測儀分別測定銅零點溶液(0.003 mg·L-1)和鋅零點溶液(0.005 mg·L-1)各7次，平均值分別為0.000 7 mg·L-1和0.002 0 mg·L-1，標準偏差分別為0.000 16和0.000 33。定義自動監(jiān)測儀的檢出限為標準偏差的3倍，得出自動監(jiān)測儀測定銅、鋅的檢出限分別為0.000 5 mg·L-1和0.001 mg·L-1，滿足測試中銅檢出限(0.000 6 mg·L-1)和鋅檢出限(0.001 mg·L-1)的要求。

2.4 量程范圍

以準確度和精密度作為判定依據(jù)，用自動監(jiān)測儀連續(xù)測定B量程滿量程(1.0 mg·L-1)的銅、鋅標準樣品各7次，平均值分別為1.000 5 mg·L-1和1.081 0 mg·L-1，準確度分別為0.05%和8.10%，精密度分別為1.76%和3.17%。準確度和精密度均滿足測試中準確度不大于±10%和精密度不大于±5%的要求。表明自動監(jiān)測儀可適用于此量程范圍內(nèi)的測試。

2.5 實際樣品測定

用自動監(jiān)測儀對某個地表水斷面的實際樣品進行測定，然后與實驗室標準方法[13]測得的結(jié)果進行比較，結(jié)果見表3。

表3 實際樣品測定結(jié)果

由表3可知，用自動監(jiān)測儀測定的結(jié)果與實驗室標準方法測定的結(jié)果比較接近，相對誤差滿足實驗室質(zhì)控要求，在實際應用中具有一定的應用價值。

3 結(jié)論

基于陽極溶出伏安法的水質(zhì)自動監(jiān)測儀的準確度、精密度、檢出限、量程范圍等性能指標均滿足儀器測試要求，實際樣品測定結(jié)果滿足實驗室質(zhì)控要求。因此，該自動監(jiān)測儀可應用于環(huán)境突發(fā)事件的應急監(jiān)測及在線預警監(jiān)測等，可為應急現(xiàn)場提供連續(xù)、快速、準確、高效的監(jiān)測數(shù)據(jù)，有望得到推廣應用。