Метод основан на измерении концентрации ионов свинца и кадмия, применяя метод дифференциальной импульсной переменнотоковой вольтамперометрии с накоплением. Определяемые элементы концентрируют из раствора на поверхности индикаторного электрода (ТМГЭ) в течение заданного времени (t) при определенном потенциале (Ек).

На электроде свинец и кадмий восстанавливаются с образованием амальгамы:

Pb²⁺ + 2e + Hg = Pb(Hg)

Cd²⁺ + 2e + Hg = Cd(Hg)

При анодной развертке потенциала в стадии растворения идет процесс окисления элементов:

Pb(Hg) ® Pb²⁺ + 2e

Cd(Hg) ® Cd²⁺ + 2e

На графике регистрируется вольтамперограмма, отражающая зависимость силы тока (I) от потенциала (Е). Аналитический сигнал соответствует пику тока на вольтамперограмме. Его величина прямо пропорциональна концентрации элемента в растворе и времени накопления. Содержание элемента в пробе оценивается по методу стандартных добавок аттестованного раствора определяемого элемента.

Процесс определения концентраций ионов свинца и кадмия в исследуемых образцах выполняется с использованием программного обеспечения N_VA1 анализатора «Экотест-ВА» (рис.1.21).

Рис.1.21. Программно-аппаратный комплекс «Экотест-ВА»

В соответствии с методикой выполнения измерений (МВИ) для проверки электрохимической ячейки и фонового электролита на загрязнение определяемыми ионами проводится измерение и обработка вольтамперограммы фонового раствора (холостой или контрольный опыт).

Если в области потенциалов (-0,40± 0,10) В и (-0,60± 0,10) В отсутствуют явно выраженные аналитические сигналы исследуемых металлов, как показано на рис.1.21( а), то при обработке результатов анализа исследуемых проб его можно не учитывать. В противном случае рис.1.21( б) эксперимент следует продолжить, изменив тип измерения на «Проба» и зарегистрировать новый цикл вольтамперограмм этого же фонового раствора.

А	Б

Рис 1.21. Вольтамперограммы фонового электролита (0.5 М HCl), полученные на ТМГЭ: а – раствор не содержит примесей ионов Pb и Cd; б – раствор содержит примеси ионов Pb и Cd

В анализируемой пробе концентрации ионов металлов рассчитываются по формуле, мкг/дм³ :

C_х = H₁∙C_д∙V_д / [(Н₂ – Н₁)∙V_ал + Н₂∙V_д]

 где С_х – концентрация ионов металла в анализируемом растворе пробы (в ячейке), мкг/дм³ ; Н₁ – величина аналитического сигнала в анализируемом растворе пробы; Н₂ – величина аналитического сигнала в анализируемом растворе пробы с добавкой; С_д – концентрация добавленного аттестованного раствора ионов металла, мкг/дм³ ; V_д – объем аттестованного раствора ионов металла, добавленный в электролизер, см³ ; V_ал – объем аликвотной части пробы, помещенной в электролизер, см³

Расчет массовой концентрации ионов металлов в пробе, выданной для анализа проводят по формуле, мкг/дм³ :

С_м = С_х ∙ Vколбы/ Vпип, .

Для того чтобы учесть результаты холостого опыта (Сх.о), их необходимо вычесть из результатов, полученных при анализе пробы (Спр) для каждого определяемого элемента: Cd и Pb

Выводы

1.Метод вольтамперометрия обладает высокой чувствительностью, что позволяет использовать метод для определения ионов тяжелых металлов в природных и сточных водах.

2. Метод вольтамперометрия может быть для обнаружения промежуточных частиц, возникающих в ходе электродных реакций, но и для выявления характера отдельных стадий и установления механизма процесса в целом.

3. Метод позволяет исследовать процессы восстановления и окисления на одном и том же электроде в одном растворе. С помощью вольтамперограмм можно определить потенциалы восстановления и окисления данного соединения.

Список литературы

1. Брайнина Х. З. Инверсионная вольтамперометрия твердых фаз/ Х. З. Брайнина. М.: Химия, 1972. 192 с.

2. Будников Г. К. Основы современного электрохимического анализа/ Г.К. Будников, М. Р. Вяселев, В. Н. Майстренко. М.: Мир, 2003. 592 с.

3.Дамаскин Б. Б. Электрохимия/ Б. Б. Дамаскин, О. А. Петрий, Г. А. Цирлина. М.: Химия, 2006. 672 с.

 4.Электрохимия/ Ф. Миомандр, С. Садки, П. Одебер, Р. Меалле- Рено. М.: Техносфера, 2008. 360 с.

5. Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. Ч. II./ под ред. И. П. Калинкина. СПб.: Профессионал, 2002. 964 с.

 6. Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа: пер. с англ. Дж Плэмбек. М.: Мир, 1985. 496 с.

7.Электроаналитические методы/ под ред. Ф. Шольца. М.: Бином, 2010. 328 с