[发明专利]液体中多种重金属离子的同时电化学检测

说明书

技术领域

本申请涉及材料的电化学检测。

背景技术

液体中诸如重金属离子的污染物的检测在测试和保护诸如河川和溪流的水源时非常重要。基于化学荧光的检测技术需要催化剂酶的存在用于产生闪光。例如，Hach Eclox快速响应水测试工具包是基于发光氨(luminol)与氧化剂在催化剂酶-山葵过氧化物酶的存在下的反应。该反应产生闪光，其可以在添加增强剂时被检测到。

发明内容

公开了用于材料的电化学检测的技术、系统和装置。具体地，可以使用电化学检测来检测诸如锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、砷(As)等的重金属离子的痕量级别(trace level)。

在一个方面，检测金属离子的痕量级别包括：向感测电极施加电压，同时使得包含金属络合物的样品液体能够流过该感测电极。响应于施加的电压，周期性地测量与金属络合物关联的电流信号。处理所述周期性地测量的电流信号，以同时检测与金属络合物关联的两种或更多种金属离子的存在。

实施方式可以可选地包括一个或多个以下特征。施加电压可以包括施加累积电势继而施加扫描电势。施加扫描电势可以包括施加具有25毫伏(mV)的幅度、4毫伏(mV)的步进电势、和25赫兹的频率中的至少一个的扫描电势。可以向该感测电极施加电压，同时使得该样品液体能够流过该感测电极。此外，可以向另一个感测电极施加电压，同时使得另一种样品液体流过该另一个感测电极。周期性地测量电流信号以同时检测包括锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)和砷(As)中的两种或更多种的两种或更多种金属离子的存在。施加电压可以包括向包括铋、金、碳和汞中的至少一个的感测电极施加电压。此外，施加电压可以包括在包括筛网印刷电极的感测电极上施加电压。测量电流信号可以包括测量伏安信号。测量伏安信号可以包括使用溶出(stripping)伏安计测量伏安信号。使用溶出伏安计测量伏安信号可以包括使用一次性(disposable)溶出伏安计测量伏安信号。此外，可以在使得该样品液体流经该容器之前利用缓冲器预处理该样品液体。

在另一个方面，用于检测重金属离子的痕量级别的系统包括检测设备和数据处理设备。该检测设备包括容器，至少部分地将样品液体容纳在该容器中，其中该样品液体包括一种或多种金属络合物。该检测设备进一步包括导电部件，至少部分地浸没在该样品液体中。该容器、该溶液和该导电部件被配置为测量与每种金属络合物对应的伏安信号。该导电部件包括：串联电连接的两个或更多个感测电极；以及参考电极，耦接到所述串联连接的感测电极并且在所述感测电极之间共享。该数据处理设备被配置为基于测量的伏安信号同时识别与金属络合物关联的两种或更多种金属离子。

实施方式可以可选地包括一个或多个以下特征。该导电部件可以包括铋、金、碳或汞中的至少一个。该导电部件可以包括筛网印刷电极。该检测设备可以被配置为溶出伏安计。该溶出伏安计可以包括一次性溶出伏安计。此外，该检测设备可以被配置为通过施加累积电势继而施加扫描电势来测量伏安信号。该系统还可以包括连接到该容器的样品入口和样品出口，以使得该样品液体能够流经该检测设备。将该容器成形为形成使得样品液体能够流经该容器并且流过该导电部件的流动通道。此外，该数据处理设备被配置为在该样品液体流过该导电部件的同时周期性地测量伏安信号。将该容器成形为形成使得该样品液体能够流经该容器并且流过所述感测电极中的一个、而且使得另一种样品液体能够流经该容器并且流过所述感测电极中的另一个的两个或更多个通道。此外，该数据处理设备被配置为在该样品液体流过所述感测电极中的一个并且另一种样品液体流过另一个感测电极的同时周期性地测量伏安信号。

本说明书中描述的主题潜在地可以提供一个或多个以下优点。本说明书中描述的技术和系统可以被实现为小型化的电化学分析器以最小化或降低成本。小型化的电化学分析器可以通过利用集成的附件(auxiliary)和参考电极实现筛网印刷电极来进一步降低成本。筛网印刷电极可以是一次性的以便于替换。此外，该电化学分析器可以使用多个筛网印刷电极来同时检测多种重金属离子。为了检测多种重金属离子，该电化学分析器可以使用诸如溶出伏安法的分析技术。该小型化的电化学分析器可以检测ppt范围(ng/L)内的金属离子的痕量级别。此外，本说明书描述的系统和技术可以提供伏安信号的在线测量。

本说明书中描述的主题可以被实现为用于检测诸如锌、铅、镉、铜、汞、砷等的材料的存在的电化学方法或系统。

附图说明

图1a是示出用于检测各种重金属离子的设备的开放组态的框图；