【应急监测】便携式重金属测定仪原理及应用

仪器原理

便携式重金属测定仪采用的是阳极溶出伏安法( ASV) , 其原理是将还原电势施加于工作电极, 当电极电势超过某种金属离子的析出电势时, 溶液中被分析的金属离子还原为金属电镀于工作电极表面, 电势施加时间越长, 还原出来电镀于电极表面(被称为“沉积”或“积累”过程) 的金属越多, 当足够的金属镀于工作电极表面, 向工作电极以恒定速度增加电势, 金属将在电极上溶出(氧化) 。

这一过程中仪器根据溶出峰电位确定被测物质的成分, 根据溶出时记录的氧化波高度确定被测物质的含量。

一般来说，根据待测溶液中目标金属离子的浓度不同，所需施加还原电势的时间也不同，例如溶液中含铅5ppb时，所需富集时间180s～300s，而如果铅含量范围在ppm级别时，所需富集时间只需不到30秒，当沉积在工作电极表面的金属足够多时，以恒定的速率增加施加在工作电极上的电极电势，沉积在工作电极表面的金属就被氧化成金属离子，该电池反应释放出的电子形成电流，电流大小与金属离子浓度成正比。

测定准备　准备三电极系统实验测定的主要组成部件是三电极系统，由工作电极、参比电极、对电极构成。第一次使用参比电极或者超过俩周没有使用参比电极，应将电极套前端玻璃熔块（frit）浸泡在重蒸馏水或者1M的KCI中一小时（推荐过夜），水合（hydrated）完毕后，用新鲜制备的参比电极电解质溶液充满电极外膜，保证Ag-AgCI电极棒呈棕黑色或者黑色，否则电极需要重新镀膜。玻碳电极使用前用特制的抛光垫或者麂皮抛光，然后在2M NaOH溶液中浸泡60秒，然后用去离子水冲洗，电极头呈闪亮的黑色，没有裂缝、孔隙、不附着污物，做完实验用滤纸擦掉电极头上的镀膜，然后去离子水冲洗，重复以上相同的抛光程序。

测定前注意事项

首先把保护帽从对应的三个电极上取下来，保证参比电极内腔充满饱和KCI参比溶液，并且在溶液中没有可见的气泡。前端的多空通气隔垫性能良好。

然后把电极固定装置上端的黑盖打开，把三支电极擦到对应的小孔里面，接上相应的连接线，注意不要用手接触电极表面，也不能让油污把电极污染，否则影响电极的精密性和响应性能，然后把盖子盖上，然后把电池与主机相连。

接着给主机供电可以有以下几种方式，首先可以把电源直接接到主机上，其次可以用镍氢蓄电池供电，充满的蓄电池可以持续供电7小时以上，最后可以用干电池供电，可以把2*9VPP3电池直接填到主机里面，可以分析5到10个样品。

最后准备好足够的电解质溶液，一般来说每个样品准备大约25mL电解质溶液，保证有足够多的电解质溶液、电镀液、标准溶液和试剂来完成所有的分析。

测定完毕注意事项

把所有的电极从电解杯中取出，用滤纸擦掉玻碳电极表面的薄膜，用去离子水清洗所有的电极表面，把保护套套到对应的电极上。不同的套对应不同的电极（对电极，工作电极，参比电极）密封保存，把电解杯从固定支架上取下来，妥善保存，妥善处理用完的试剂和试液以及样品。

标准使用液和样品溶液的制备

取20ppm的金属离子标准储备溶液若干微升，然后加稀释电解液20mL于有机塑料电解杯中，得到我们需要的浓度。一般来说参考如下表格。

取水样10mL,然后加入10mL稀释电解液制得测试水样，测试得到的浓度乘以2就得到水样中目标金属离子的实际浓度，本仪器主机里内置的6个响应浓度分别为10、50、200、800、2000、8000ppb，根据估算的实际水样的浓度配置与实际水样浓度一半所接近的金属离子标准使用溶液，用单点法求得实际水样浓度。

水样的采集和保存方法

采样时候先加入一定量的盐酸于采样瓶内，取水至满瓶，密封，污水或受纳污水的地表水在测定重金属时，往往需加入酸达到1%，才能保证重金属不沉淀或不被容器壁吸附。样品置于阴暗处，采样后24h内完成测定，长期不测置于冰箱中冷藏。

快检测时间：不大于10分钟。

常见仪器检测精度：单机操作为0.1mg/l时≤±5%

锌：0.0005-30mg/l，

铅：0.0005-30mg/l，

镉：0.0005-30mg/l，

铜：0.001-30mg/，

汞：0.0001-6mg/l,

砷：0.0005-8mg/l

便携式重金属测定仪测定金属离子方法简单快速，分离效果良好，能够对水样中的金属离子进行快速定性和定量检测,全部分析时间不到10min, 检出限良好,并且相对标准偏差符合要求，适合于废水中金属离子的快速分析测定，可以满足应急监测的需要。