水体中重金属离子的检测文献综述
2020-04-13 17:13:14
文 献 综 述
工业的发展带动了经济的发展,但是对水体的污染也随之产生,而且开始日益恶化。占工业排出的污染物的大部分的工业废水,成分复杂,在水中不易净化,而且处理也相当困难。重金属是一类不可降解,在环境中持续存在,并能通过生物放大和食物链传递作用在生物和人体内富集的污染物。水体中常见的重金属污染物包括具有一定毒性的铜、锌、镍以及具有显著生物毒性的铅、镉、铬、汞、砷等。
目前用于水体中重金属离子测定的方法有: 络合滴定法、分光光度法化学发光法、电化学分析法高效液相色谱法、离子色谱法、原子光谱法和质谱法等。近年来,随着分析技术的不断发展,流动注射( FI) 在线分离富集与色谱、光谱和质谱技术联用越来越多地应用到水体中重金属离子检测中,使分析的精密度和准确性有很大的提高。
常见水中重金属离子的检测方法有很多种。络合滴定法是最为常见的一种方法。
络合滴定法是以络合反应为基础的容量分析方法,又称螯合滴定法。它主要以氨羧络合剂为滴定剂,其对许多金属有很强的络合能力。较常用的氨羧络合剂有氨三乙酸 ( NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)和环己烷二胺四乙酸( DCTA)等。Pesaven-to 等[1]以亚氨基二乙酸螯合树脂Chelex-100为络合剂,利用络合滴定法检测海水中微量金属锰、镉、镍和铜的含量 Chelex- 100常被用作复合矩阵中金属离子的吸附剂,在反应中金属离子的吸附量随着吸附剂体积的增加而增大,数据通过非线性回归程序获得由于某些被测离子与 EDTA 的配位速度很慢,配位比不恒定,因而用返滴定法加快反应速率王瑞斌[2]采用EDTA减量滴定法快速测定废水中汞含量,在pH值为5~6时,以二甲酚橙为指示剂,先用EDTA 标准溶液滴定废水中金属离子的总量;然后在另一份试液中,加入硫脲掩蔽 Hg2 离子后,再用EDTA滴定除Hg2 离子外的其它金属离子,两者之差即为汞量 Venezia 等[3]以4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)和萘酚绿作为一种新型的络合滴定指示剂,用三色度比色法测定 Cr3 -EDTA络合体系中Cr3 的含量,用锌盐返滴定过量的EDTA,通过络合物指示剂的颜色变化来判断滴定终点。
除了络合滴定法外,电化学分析法也是常见的测定水中重金属离子的方法。电化学分析法是根据溶液中物质的电化学性质及其变化规律,建立在以电位、电导、电流和电量等电学量与被测物质某些量之间的计量关系的基础之上,对组分进行定性和定量的仪器分析方法,包括极谱法与伏安法等。电化学分析法具有仪器简单、操作简便、灵敏度高、易于微型化等优点,适于进行在线分析、实时环境监测,最大限度地避免了由于样品采集造成的污染和样品成分存在引起的形态改变。
极谱法,单扫描及脉冲极谱法具有简便、迅速、无需指示剂、有色溶液沉淀剂不干扰测定等优点,广泛应用于工业废水和环境水样的测定。Vukomanovic 等[4]利用汞电极测定铬获得满意结果。 Yilmaz 等[5]用微分脉冲极谱法(DPP)直接测定微量 Cr6 ,亚硒酸钠存在时对测定影响很大,pH=8.5时,通过荧光镓(B-R)缓冲溶液消除硒的干扰,Cr6 的检出限为9.0#183;10-8mol#183;L-1示波极谱法是利用阴极射线示波器观察或记录极谱曲线的方法。王玉娥[6]采用示波极谱法测定水中铬,铬的质量浓度在0.04~1.0mg#183;L-1之间呈线性。张国福等[7]提出了用交流示波极谱法测定工业废水中微量汞在pH=6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,有Br-存在时,Hg2 在金电极上有敏锐的切口,可用于指示终点。
溶出伏安法是以电解富集和溶出测定相结合的一种电化学检测方法, 该方法将有效的富集手段和先进的测量技术结合在一起,具有极高的灵敏度,同时该方法还具有很强的抗干扰能力,能有效防止溶液中有机杂质等的干扰。阴极及阳极溶出伏安法具有分析灵敏度高、仪器简单价廉等特点,是近年来发展较快的方法之一。Colombo等[8]以丁二酮肟和8-羟基喹啉为配合物,使用阴极溶出伏安法(CSV)测定海水中铜、铅、镉、镍、钴和锌的含量,方法适用于同时测定几种金属测定。罗立强[9]报道了用铋膜修饰碳糊电极检测水样中微量的铅和镉,灵敏度高、电极表面易更新,且铋没有毒性,日常分析中可代替汞膜电极Yantasee等[10]研制了一种表面修饰二巯丁二酸(DMSA)的DMSA-Fe3O4纳米磁性微球,可以利用Pb2 与 DMSA的络合作用富集样品中铅,再采用阳极溶出技术对富集表面的铅进行测定,此法也可检测河水、海水等多种样品中镉、铅、铜和银含量,检出限为0.5μg#183; L-1。Tarley等[11]将多壁纳米管应用于电化学分析中,利用电位溶出法(PSA) 同时检测湖水中Zn2 、Cd2 、和Pb2 的含量。在电位-1.3 V( vs.Ag /AgCl) 时,得到线性范围为58.4~646.2 μg#183;L-1,相关系数大于0.9810,Zn2 、Cd2 和Pb2 的检出限分别为 28.0,8.4,6.6μg*L-1,RSD(n =5)分别为5.6%, 7.1%和5.6%,此法也可用于其他重金属分析。
光谱分析在分析化学中经常见到,同时也能用于水中重金属离子的检测。化学发光(CL)分析法是分子发光光谱分析法中的一类,它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性关系进行定量分析,利用仪器对体系化学发光强度的测定来计算待测物含量的一种痕量分析方法。化学发光技术作为一种高灵敏度检测手段,具有检出限低和线性范围宽等优点。常用化学发光试剂有鲁米诺类、吖啶酯类和 1,2-二氧环乙烷类等。鲁米诺又名发光氨,可与各种氧化剂如过氧化氢、 氧气、次氯酸盐和高锰酸钾等反应产生化学发光,许多物质对鲁米诺诱导的化学发光反应具有催化或抑制作用。近年来,通过与FI、电化学和毛细
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