Выполнение измерений на углеродном электроде

3.3 Выполнение измерений на углеродном электроде

3.3.1 Регистрация вольтамперограммы фонового раствора

Фоновый раствор переносили в стеклянный стакан электрохимической ячейки и погружали в него электроды.

Запускали процесс измерений фона. По окончанию измерения на экране монитора выводилась вольтамперограмма фонового раствора. При соблюдении требований по квалификации реактивов и использовании чистой посуды, пипеток и электродов в фоновом растворе должны отсутствовать пики (рис. 3.1).

После того, как поверхность электрода была готова к работе, переходили к регистрации вольтамперограмм анализируемого раствора пробы.

Рис. 3.1. Вольтамперограммы фонового раствора при тестировании рабочего электрода: 1 – вольтамперограммы фонового раствора, означающие, что поверхность рабочего электрода не готова к работе, 2 - вольтамперограммы фонового раствора, полученные на рабочем электроде с подготовленной поверхностью. Можно переходить к измерениям.

Регистрацию вольтамперограмм повторяли до тех пор, пока относительная разность высот пиков в двух последних вольтамперограммах не будет превышать 5 – 8 % (обычно максимум до четырёх измерений при подготовленной поверхности электрода).

3.3.2 Регистрация вольтамперограмм анализируемого раствора пробы с добавкой стандартного раствора ионов тяжелых металлов

После выполнения регистрации вольтамперограммы анализируемого раствора пробы в стакан с анализируемым раствором вносили пипеткой добавку стандартного раствора ионов тяжелых металлов. Объем добавки (VД), который не должен превышать 2,0 см3, подбирали таким образом, чтобы после её внесения высота пика на вольтамперограмме увеличивалась в 1,5 – 2,0 раза. Регистрацию вольтамперограмм повторяли до тех пор, пока относительная разность высот пиков в двух последних вольтамперограммах не превышала 5 – 8 %.

На рис. 3.2. – 3.4 приведены вольтамперограммы анодного растворения тяжелых металлов.

Рис. 3.2. Анодная инверсионная вольтамперограмма образца речной воды, содержащей 5 мкг/л Сu2+, 0,5 мкг/л Cd2+, 15 мкг/л Pb2+и Zn2+ после электролитического концентрирования в течение 5 мин при 1,2 В. Рабочий электрод – СУ. Электрод сравнения – хлорсеребряный.

Рис. 3.3. Анодная инверсионная вольтамперограмма образца речной воды. 1 – фон, 2 – проба, 3 – проба с добавками градуировочных растворов. Время электролитического концентрирования – 5 мин при 1,2 В. Рабочий электрод – СУ. Электрод сравнения – хлорсеребряный.

Рис. 3.4. Анодная инверсионная вольтамперограмма образца речной воды, содержащей 5 мкг/л Сu2+ после электролитического концентрирования в течение 5 мин при 1,2 В. 1 – фон, 2 – проба, 3 – проба с добавками градуировочного раствора (1 мл). Рабочий электрод – СУ. Электрод сравнения – хлорсеребряный.

3.4 Обсуждение результатов

По результатам анализа с использованием метода добавок был построен калибровочный график, по которому были определены концентрации тяжелых металлов.

Рис. 3.5. Калибровочный график (ионы меди)

Подобные расчеты были проведены и для других ионов (Pb, Zn) для различных проб.

В таблицах 3.2 и 3.3 приведены результаты анализа растворов сточных вод и водопроводной воды.

Таблица 3.1

Содержание тяжелых металлов в сточной воде

Таблица 3.2

Содержание тяжелых металлов в водопроводной воде

Следует отметить, что содержание тяжелых металлов в водопроводной воде в целом не превышает ПДК для воды.

Выводы

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Проведен анализ различных литературных данных по проблеме анализа микрограммовых количеств тяжелых металлов методом инверсионной вольтамперометрии;

2. С целью выработки методики исследования содержания тяжелых металлов проанализированы методики проведения анализа различных объектов окружающей среды методом инверсионной вольтамперометрии;

3. Разработана методика определения следовых количеств тяжелых металлов методом инверсионной вольтамперометрии исходя из имеющихся материалов и аппаратуры;

4. Проведено исследование различных проб водопроводной и сточных вод и проанализированы результаты, показывающие, что содержание тяжелых металлов (ионы меди, цинка и свинца) в водопроводной воде в целом соответствуют нормам ПДК.

Список литературы

1.  Ф. Выдра, К. Штулик, Э. Юлакова. Инверсионная вольтамперометрия / пер. с чешского. В.А. Немова. // Под ред. Б. Я. Каплана. М.: Мир, 1980. с. 257 – 265.

2.  Huderovd L., Stulik К., Talanta, 19, 1285 (1972).

3.  Синякова С. И., Маркова И. В., Гальфаян Н. Г. Труды комис. по аналит. химии АН СССР, 1965, 15, с. 164

4.  Zbinden С., Bull. Soc. Chim. Biol., 13, 35 (1931).

5.  Rose J. W., de Mars R. D., Shain I., Anal. Chem., 28, 1768 (1956).

6.  de Mars R. D., Shain I., Anal. Chem., 29, 1825 (1957).

7.  Nikelly J. G., Cooke W. D., Anal. Chem., 29, 933 (1957).

8.  Kalvoda R., Collect. Czech. Chem. Comm., 22, 1390 (1957).; Kalvoda R., Anal. Chim. Acta, 18, 132 (1958).

9.  Barker G. C., Anal. Chim. Acta, 18, 118 (1958).; von Sturm F., Ressel M., Z. Anal. Chem., 186, 63 (1962).

10. Underkofler W. L., Shain I., Anal. Chem., 37, 218 (1965).

11. Lord S. S., O'Neill R. C., Rogers L. В., Anal. Chem., 24, 209 (1952).

12. Mamantov G., Papoff P., Delahay P., J. Am. Chem. Soc., 79, 4034 (1957).

13. Mamantov G., Papoff P., Delahay P., J. Am. Chem. Soc., 78, 2969 (1956).

14. Kopawica M., Vydra F., J. Electroanal. Chem., 31, 175 (1971).

15. Zieglerovd L., Stulik K., Dolezal J., Talanta, 18, 603 (1971).

16. Harrison P. R., Winchester J. W., Atmospheric Environment, 5, 863 (1971).

17. Neeb R., Saur D., Z. Anal. Chem., 222, 200 (1966).

18. Booth M. D., Brand M. J. D., Fleet В., Talanta, 17, 1059 (1970).

19. Kalvoda R., Chem. listy, 64, 3 (1970)1 66, 897 (1972).

20. Kalvoda R., Pouziti operacnich zesilovacu v chemicke instrumenta. SNTL, Praha, 1974.

21. Khasgiwale К. J., Parthasarathy R., Sankvar Das M., Anal. Chim. Acta, 59, 485 (1972)

22. Каплин А. А., Катюхин В. E., Стромберг А. Г. Завод. лаб., 1970, 36, с. 18.

23. Tyler J. F. C., Analyst, 89, 775 (1964).

24. Аверяскина Е.О., Ермаков С. С., Москвин Л. Н. Определение ртути в воздухе методом инверсионной вольтамперометрии c электрогенерированием йода / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

25. В. Н. Баталова, Э. А. Захарова, Г.Б. Слепченко, В.М. Пичугина, О.В. Рихерт. Аналитические проблемы определения ртути в пищевых продуктах методом инверсионной вольтамперометрии / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

26. Стожко Н.Ю., Белышева Г.М., Инжеватова О.В., Камышов В.М. Определение марганца в винах методом инверсионной вольтамперометрии / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

27. Брайнина Х.З, Стенина Л.Э, Малахова Н.А. Инверсионная вольтамперометрия в анализе объектов окружающей среды и пищевых продуктов / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004".

28. Булгакова О.Н., Халфина П. Д. Определение мышьяка в воде / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

29. Карбаинов Ю.А., Гиндуллина Т.М., Сутягина Г.Н. Определение меди, свинца, висмута в нефтях и нефтепродуктах методом инверсионной вольтамперометрии / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

30. Носкова Г.Н., Иванова Е.Е., Чернов В.И., Толмачева Т.П. Одновременное определение йода, цинка, кадмия, свинца и меди в воде методом инверсионной вольтамперометрии / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

31. Толмачева Т.П., Иванов И. Ю., Мержа А.Н. Определение ртути в почвах методом инверсионной вольтамперометрии / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

32. Заичко А.В., Носкова Г.Н., Иванова Е.Е., Толмачева Т.П. Определение мышьяка в пищевых продуктах методом инверсионной вольтамперометрии без применения инертного газа / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004"

33. Д. Плембэк. Электрохимические методы анализа. - М.: Мир, 1985 - 496 с.

34. Виноградов А.П. Основные закономерности распределения микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементы в жизни растений и животных. М.: Изд-во АН СССР, 1952.

35. Орлов Д.С. Микроэлементы в почвах и живых организмах // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 1. С. 61.

36. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем //Там же. № 5. С. 23.

37. Прохорова Г.В., Иванов В.М., Бондарь Д.А. Адсорбционная инверсионная вольтамперометрия: Анализ природных и биологических объектов // Вестн. МГУ. Сер. 2, Химия. 1998. Т. 39, № 4. С. 219–231.

38. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов кадмия, свинца, меди и цинка в питьевых, природных, морских и очищенных сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии / «НПКФ АКВИЛОН»// www.water.ru

39. И.А. Глушко. Применение инверсионной вольтамперометрии в анализе кислотных вытяжек из почв для определения Cu, Pb и Cd. // Вестник удмуртского университета / Химия 2005 №8 с. 88 – 101.

40. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды/ Р. Кальвода, Я. Зыка, К- Штулик и др. Пер. с англ. Под ред. Е. Я. Неймана. —М.: Химия, 1990. —240 с.

41. Полторанина Т.Н., Соколова О.Ю., Халфина П.Д. Инверсионно-вольтамперометрическое определение цинка, кадмия, свинца и меди при совместном присутствии в различных объектах окружающей среды

Приложения

Приготовление основных стандартных растворов металлов с концентрацией

1. Средства измерений, реактивы, оборудование

Весы лабораторные аналитические любого типа 2-го класса точности

Колбы мерные наливные : 2-1000-2 по ГОСТ 1770

Цилиндры мерные: 1-50 по ГОСТ 1770

Электроплитка

Стаканы термостойкие: В-1-150ТС по ГОСТ 25336

Вода бидистиллированная

Кислота азотная

Кадмий металлический КД-1 по ГОСТ 1467

Медь катодная по ГОСТ 859

Свинец металлический по ГОСТ 3778 или по ТУ 6-09-1490

Цинк металлический, гранулированный ЦВОО по ГОСТ 3640 или по ГОСТ 989

2. Приготовление растворов

2.1. Приготовление раствора азотной кислоты концентрации 0,1М

В мерную колбу вместимостью 1000 см3 вносят 100-200 см 3 бидистиллированной воды, цилиндром добавляют 8,3 см 3 концентрированной азотной кислоты, перемешивают, охлаждают и доводят до метки бидистиллированной водой.