基于三电极的便携式重金属离子检测仪研制与应用
2023-09-21高鋆函邓宇珩袁剑英崔国峰
高鋆函,赵 杰*,邓宇珩,袁剑英,崔国峰
(1.华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东 广州 510640;2.中山大学 化学学院,广东 广州 510275;3.中山大学 广东省低碳化学与过程节能重点实验室,广东 广州 510275)
重金属是指相对原子质量介于63.5~200.6 g/mol之间且原子密度≥5.0 g/cm3的金属。重金属因高毒性、生物富集性和不可降解性,对生态系统构成了严重威胁[1-2]。以铅为例,摄入过量的铅会对人体中枢神经系统[3-5]、免疫系统[6]、消化系统[7]等造成损害。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中铅离子的最大值为10.0 μg/L[8],我国地表水环境质量标准(GB3838-2002)规定农业用水中铅离子不得高于100 μg/L[9]。
传统的重金属离子检测技术主要有原子吸收光谱(AAS)[10]、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)[11]、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)[12]、X 射线荧光光谱(XRFS)[13]和原子荧光光谱(AFS)[14]。上述技术具有良好的检测精度,但实际应用中存在操作复杂、设备昂贵等不足,通常需在现场采集样品后,由专业技术人员使用专门的设备进行实验,无法满足重金属离子的现场检测需求。电化学分析方法具有成本低、操作简单、分析速度快、灵敏度高等优点。随着半导体技术的进步,可将电化学分析技术集成在小型化的设备上[15-16],使得电化学分析技术更易应用于重金属离子的现场检测。
近年来,国外已有不少关于重金属离子检测的自制电化学检测设备的研究。Rowe等[17]设计了名为CheapStat的手持恒电位仪,可支持循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)等检测方法,并通过检测湖泊水中的砷浓度验证了方波阳极溶出伏安法(SWASV)的性能。……
