電分析同時檢測水中多種重金屬的干擾機理研究獲進展

　　【儀表網 儀表研發】近期，中國科學院合肥物質科學研究院智能所黃行九研究員與林楚紅副研究員等在水中重金屬的共同檢測方面取得新發現：通過結合電化學實驗與電極過程動力學模擬計算，解釋了電分析檢測重金屬Cd(II)和Cu(II)時存在的相互干擾機制。相關成果以Metal Replacement Causing Interference in Stripping Analysis of Multiple Heavy Metal Analytes: Kinetic Study on Cd(II) and Cu(II) Electroanalysis via Experiment and Simulation為題發表在美國化學學會Analytical Chemistry雜志上。

 

 

　　(a)重金屬Cd(II),Cu(II)共沉積示意圖；(b)Cd,Cu和二者共同檢測時的陽極伏安信號；(c)共同檢測Cd、Cu時的電化學信號(實線)及理論模擬(虛線)；(d)共同沉積Cd、Cu時的掃描隧道顯微鏡照片，藍色線標記了Cd沉積物

 

　　電分析方法可以快速定性定量檢測水中痕量重金屬離子，一直廣受國內外研究開發的重視。然而對水中多種共存重金屬離子的檢測長期以來存在不可避免的相互干擾問題，目前對于多組分重金屬存在時的干擾機制產生原因尚不明確，多組分的相互干擾常常造成對分析物濃度的錯誤判斷和對電極材料的錯誤選擇，極大阻礙了電分析方法檢測重金屬離子的有效性和可靠性。
 

　　文獻報道當溶出電位相差>200mV時，溶出信號不應相互影響，但在未加修飾的玻碳電極上，研究人員發現溶出電位相差700mV的重金屬離子Cd(II)和Cu(II)在共同檢測時依然會出現信號干擾，觀察到Cd信號的削弱和Cu信號的大幅增強。為了解釋這一現象，智能所研究人員通過對陽極方波溶出信號的分析模擬，得到Cd(II)和Cu(II)在單獨檢測和共同檢測過程中動力學參數變化，發現Cd、Cu在共同檢測中出現信號干擾的主要原因在于共同沉積過程中Cu(II)離子取代已沉積在電極表面的Cd，從而導致溶出Cd數量減少而Cu數量增加。這項針對重金屬電分析檢測的基礎研究不僅提供了重金屬離子共同沉積時導致信號干擾的作用機制，還為設計抗干擾的檢測界面提供了有效的理論指導。
 

　　該工作得到了國家自然科學基金重點項目、青年項目、中國科學院百人計劃、博士后創新人才支持計劃、中國科學院合肥物質科學研究院“十三五”規劃重點支持項目、安徽省自然科學基金等項目的支持。
 

　　(原文標題：智能所在電分析同時檢測水中多種重金屬的干擾機理研究方面取得新進展 )