一种水质检测方法与流程

本发明涉及一种水中重金属离子检测的复合电极的制备及重金属离子浓度的检测方法，属重金属检测技术领域。

背景技术：

近代以来，化工、矿冶、机械制造、电子仪表等工业生产过程中产生的含金属离子废水严重威胁到人类的生命和健康，特别是近年来水体污染物种类趋于多样化和复杂化，如何有效并且专一地检测污染物是世界范围内一直存在的难题，常见金属离子污染物含有铬、镉、铜、汞、镍等金属离子，是对人类危害最大的工业废水之一，水环境中的重金属离子能够通过食物链最终流向人类，最终在人体中积累，破坏了人体正常的器官运作，甚至导致器官功能衰退，从而危害人类身体健康。因此，建立一种高效、快速、简便的检测重金属的方法具有重要的现实意义。

重金属离子的检测技术主要包括原子吸收光谱法，原子荧光光谱法，电感耦合等离子体法，紫外-可见分光光度法，高效液相色谱法，生物检测法，化学显色法。尽管这些测定方法对于重金属分离效率高，选择性好、应用范围广等优点，但是它们通常会依赖于大型的分析设备，具有耗时耗力、操作繁琐等缺点，使得应用受到大大限制。电化学检测技术由于具备操作简单，耗时短，检测限低等优点，受到科学家们的广泛关注。电化学传感器可以实现经济、实用、高效、灵敏、精确、快速的目标物质的分析。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔氧化钼-硫化钼/碳复合膜修饰电极的制备方法，制作方便，成本较低，稳定性好，氧化钼-硫化钼/碳作为电极修饰材料，集成了硫化钼与氧化钼的性能优势，此外复合材料具有高的导电性和电化学活性，对铅、镉等重金属离子的检测表现出较高的灵敏度、宽的检测范围和较低的检出限。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于水质重金属离子检测的复合电极，其制备步骤如下：

(1)将葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼以质量比0.5:0.1：3配制成水溶液，利用喷雾干燥的方法在150℃-200℃下得到复合材料粉末，将得到的复合材料在惰性气氛下，250-350℃下煅烧将1-3h，随后升温至500-700℃，保温2-5h，接着降温至250-350℃，保温1-3h，即得到硫化钼/氧化钼-碳复合材料；

(2)将步骤(1)中的复合材料研磨，分散于溶剂中，超声处理后，涂覆于处理过的玻碳电极表面，干燥后再滴加nafion溶液，待电极表面完全干燥后室温储存备用。

优选的，热处理的升温速度控制在4-6℃/min；

优选的，葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼质量比(1-5):(0.02-0.2)：(1-15)；

优选的，玻碳电极的处理方法为，对玻碳电极进行抛光处理，并将抛光后的所述玻碳电极依次置于乙醇和去离子水中超声清洗5min，氮气吹干后备用；

本技术：
还提供了一种水中重金属离子浓度的检测方法，以硫化钼/氧化钼-碳复合材料修饰玻碳电极为工作电极，以含有重金属离子的溶液为工作电解液，饱和甘汞作为参比电极，铂丝作为对电极，采用方波阳极溶出伏安法进行测试，计算溶液中的重金属离子的浓度。

有益效果：

制备工艺简单、成本低，硫酸钼在热处理过程中被葡萄糖生成的碳还原，形成氧化钼-硫化钼异质结结构，碳酸氢钠在热处理过程中燃烧生成水和二氧化碳，促使复合材料形成多孔结构，从而提高复合材料比表面积，利于金属离子在复合材料表面富集；葡萄糖生成的碳有利于吸附重金属离子，提高了电极材料导电性；制备的复合电极具有高选择、高灵敏检测性和良好的截面稳定性。

附图说明

图1为复合电极对不同浓度铅离子检测的方波溶出伏安曲线图以及浓度与氧化溶出峰电流值的线性校准直线。

具体实施方式

实施例1

(1)将葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼以质量比1:0.1：4配制成水溶液，利用喷雾干燥的方法在150℃下得到复合材料粉末，将得到的复合材料在惰性气氛下，250℃下煅烧1-3h，随后升温至500℃，保温2h，接着降温至300℃，即得到多孔硫化钼/氧化钼-碳复合材料；

(2)将步骤(1)中的复合材料研磨，分散于溶剂中，超声处理，涂覆于处理过的玻碳电极表面，干燥后再滴加nafion溶液，待电极表面完全干燥后室温储存备用。

实施例2

(1)将葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼以质量比1:0.2：3配制成水溶液，利用喷雾干燥的方法在180℃下得到复合材料粉末，将得到的复合材料在惰性气氛下，300℃下煅烧1-3h，随后升温至500℃，保温2h，接着降温至300℃，即得到多孔硫化钼/氧化钼-碳复合材料；

(2)将步骤(1)中的复合材料研磨，分散于溶剂中，超声处理，涂覆于处理过的玻碳电极表面，干燥后再滴加nafion溶液，待电极表面完全干燥后室温储存备用。

实施例3

(1)将葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼以质量比1:0.2：3配制成水溶液，利用喷雾干燥的方法在200℃下得到复合材料粉末，将得到的复合材料在惰性气氛下，300℃下煅烧1-3h，随后升温至600℃，保温2h，接着降温至300℃，即得到多孔硫化钼/氧化钼-碳复合材料；

(2)将步骤(1)中的复合材料研磨，分散于溶剂中，超声处理，涂覆于处理过的玻碳电极表面，干燥后再滴加nafion溶液，待电极表面完全干燥后室温储存备用。

以实施例1得到的硫化钼/氧化钼-碳复合材料修饰玻碳电极为工作电极，以含有重金属离子的溶液为工作电解液，饱和甘汞作为参比电极，铂丝作为对电极，采用方波阳极溶出伏安法进行测试，根据金属离子的浓度与峰电流的关系得出线性回归方程，进而计算待测液中重金属离子的浓度；

在优化后的测试条件下，对不同浓度(0.1μm-0.9μm)的铅离子进行方波溶出伏安测试。随着铅离子浓度的增大，氧化溶出峰电流值增大，氧化溶出峰电流值与离子浓度呈现正相关性，在该浓度范围内，铅离子的线性方程为ip＝58.61c-0.7906(r²＝0.994)，r为0.997，说明铅离子的氧化溶出峰电流值与离子浓度之间线性相关性较好，经计算检测的灵敏度为58.614μa/μm。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种用于水中重金属离子浓度检测的复合电极，其制备步骤如下：

(1)将葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼以一定的质量比配制成水溶液，利用喷雾干燥的方法在150℃-200℃下得到复合材料粉末，将得到的复合材料在惰性气氛下，250-350℃下煅烧将1-3h，随后升温至500-700℃，保温2-5h，接着降温至250-350℃，保温1-3h，即得到多孔硫化钼/氧化钼-碳复合材料；

(2)将步骤(1)中的复合材料研磨，分散于溶剂中，超声处理后，涂覆于处理过的玻碳电极表面，干燥后再滴加nafion溶液，待电极表面完全干燥后室温储存备用。

2.根据权利要求1所述的重金属离子检测的复合电极，其热处理的升温速度均控制在4-6℃/min。

3.根据权利要求1所述的重金属离子检测的复合电极，其葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼质量比(1-5):(0.02-0.2)：(1-15)。

4.根据权利要求1所述的重金属离子检测的复合电极，所述玻碳电极的处理方法为，对玻碳电极进行抛光处理，随后将抛光后的所述玻碳电极依次置于乙醇、去离子水中超声清洗，氮气吹干后备用。

5.一种利用权利要求1制备的复合电极检测水中重金属离子浓度的方法，其特征在于，以多孔硫化钼/氧化钼-碳复合材料修饰玻碳电极为工作电极，以含有重金属离子的溶液为工作电解液，饱和甘汞作为参比电极，铂丝作为对电极，采用方波阳极溶出伏安法进行测试后计算重金属离子的浓度。

技术总结
本发明涉及一种水中重金属离子浓度检测的复合电极及重金属离子浓度的检测方法，属重金属检测和电化学分析技术领域；具体是将葡萄糖、碳酸氢钠和硫酸钼以一定的质量比配制成水溶液，利用喷雾干燥的方法得到复合材料粉末，将得到的复合材料在惰性气氛下热处理得到多孔硫化钼/氧化钼‑碳复合材料，将复合材料修饰在玻碳电极表面制作成传感器，应用于重金属离子检测，具有灵敏度高、检测限低、线性范围宽、稳定性好等优点。

技术研发人员：李艳
受保护的技术使用者：莱西市两山环境生态科技中心
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021.01.05