[发明专利]用于现场痕量重金属检测的电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域，具体的说是一种用于现场痕量重金属检测的电化学传感器。

背景技术

随着我国经济社会发展，工业化进程加快，重金属污染问题日益突出，已成为全社会高度关注的环境热点之一。重金属元素可在人体内蓄积，能够引起贫血、神经机能失调或肾损伤等危害。近几年，我国重金属污染呈高发态势。而最近接连发生的重金属污染事件更是给重金属监测提出了更高的要求，同时也对重金属污染事件的快速在线监测预警提出更紧迫的需求。准确快速有效地现场测定痕量重金属含量已成为近年来分析方法研究中的重要内容。

目前测定水样中的重金属含量主要方法是原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法和电化学溶出伏安法。原子吸收光谱法是测定水样重金属浓度的一种重要方法，作为标准广泛应用于环境监测中，但该方法需要大型分析仪器-原子吸收光谱仪，测定步骤多，时间长，成本较高。同样原子荧光光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法也存在需要大型仪器设备、监测速度慢、连续性差、分析成本高和无法在线监测等缺陷。电化学溶出伏安法以其仪器成本低廉、操作方便、维持费用低、灵敏度高等优点，在重金属的连续测定中比上述方法具有一定的优势。然而传统的电化学溶出伏安法都是使用基于汞电极为工作电极的电化学传感器。由于汞的剧毒性和其在运输、操作、保留方面的特殊复杂性，基于汞电极的电化学传感器受到了很大的限制。现在迫切需要一种新的、对环境友好的电化学传感器来取代汞电极进行电化学检测。

目前由于铋是一种环境友好的金属元素，而且具有和汞相近的电化学性质，已有采用铋膜电极来进行重金属检测的相关文献报道和专利申请。主要采用的预镀铋膜法或者是共镀铋膜法进行重金属的检测。然而预镀好的铋膜暴露在空气中不稳定，容易被氧化，造成检测信号不稳定，重现性差。共镀铋膜法又由于铋离子容易水解，使得这种方法只能在酸性介质中使用，限制了其在现场检测中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于现场痕量重金属检测的电化学传感器。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种用于现场痕量重金属检测的电化学传感器，包括工作电极、参比电极、辅助电极、电镀液和检测液，工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接于控制电位仪；

所述工作电极、辅助电极和参比电极检测前经电镀液镀膜；所述电镀液为含硝酸铋的混合液，其中混合液中铋的浓度为0.05～1.5mg/L，pH值为2～5。

痕量检测的重金属为铅，镉，铜，砷，汞，铬，银，锌，钴或镍。所述工作电极可为碳、金、铂、铝、铜、铁、铟、钨或导电ITO电极；参比电极可为饱和甘汞电极、银/氯化银电极或双液接电极；辅助电极为铂片电极、玻碳电极。所述电镀液为含硝酸铋的混合液，即硝酸铋和缓冲溶液混合，其中缓冲溶液可为醋酸盐、磷酸盐或柠檬酸盐缓冲溶液；混合液中铋的浓度为0.05～1.5mg/L，pH值为2～5。所述检测液为硝酸铋和酸性溶液混合，酸性溶液可为盐酸、硝酸、硫酸或高氯酸溶液；混合液中铋的浓度为0.1～4.0mg/L，pH值为0～4。

用于现场痕量重金属检测的电化学传感器的检测方法：将待测样品按1∶1～1∶9的体积比加入检测液中混合均匀，静置待用；将清洗、打磨后工作电极与参比电极、辅助电极一并放入电镀液中进行预镀铋膜，而后将三电极插入检测液中，采用电化学共镀方法检测待测样品中重金属浓度。

所述镀膜时，将三电极插入电镀液中，在-1.0～-0.3V，采用恒电位沉积0.5～3min，在工作电极表面预镀铋膜。

所述将三电极插入检测液液中，采用电化学共镀方法检测待测样品中重金属时，在-1.6～-0.3V范围内，采用恒电位共沉积铋和待测金属0.5～5min，并在-1.4～0.3V之间施加正向扫描电位氧化溶出，电位增量为0.004V，振幅为0.05V，脉冲宽度为0.2s，静置时间为15s。

本发明所具有的优点：操作简便、灵敏度高、重新性好，可在环境监测、食品安全以及临床检测等应用领域使用。

本发明的电镀液和检测液适合现场检测，并且采用预镀膜和电化学共镀溶出检测结合的方式进行现场实际样品检测，操作简便，有利于进行多种重金属的同时测定。本发明对重金属检测的灵敏度高，检测限可达0.10ppb。另外，本发明对样品的预处理要求简单、检测快速、成本低廉、稳定性好，可以广泛应用于废水、淡水、海水、日常用品及体液中重金属离子的检测。

附图说明

图1为本发明实施例采用的传感器。