仪器分析实验实验阳极溶出伏安法测定镉教学讲义

皮革中镉含量的阳极溶出伏安极谱法测定皮革制品因其耐用性、高贵性、魅力性以及卓越的卫生性能，极谱仪而一直受到消费者的青睐。

然而随着科学技术的发展，皮革制品中的有毒材料越来越引起人们的关注，重金属像六价铬、硒、铅和镉对人们的健康将造成重要的危害。

镉是众所周知的有毒金属，而且它在人体内是积蓄性的，因此世界各国对日用品中的镉含量都有严格的规定。

在皮革制品中，镉的主要来源是生产过程中使用的染化药剂及其它污染。

由于皮革制品中的镉可以通过汗渍进入人体，因此欧盟对皮革中的镉含量一般要求小于10mg/kg，目前我国对皮革制品中镉含量的检测方法还没有相应的标准，文献报道也极少。

目前，皮革制品中镉含量的测定一般采用的是火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法，这2 种方法不仅繁琐、耗时长，而且检测限相对较高。

相比前2 种方法而言，阳极溶出伏安极谱法以其灵敏度高、检测快速、操作简便、检出限低、选择性好，且能对多种痕量元素进行准确分析的优点受到广大研究人员的青睐，成为测定重金属离子含量常用的分析手段之一。

本研究中利用微波消解的方法消解皮革中的有机物，然后采用悬汞滴定的方式利用伏安极谱仪的汞电极把镉离子－缓冲溶液吸附并富集，从而测定出镉的含量。

1 试验部分1． 1 仪器和试剂MS －8 微波消解仪、ZD － 2 自动电位滴定仪、797 V A Computrace( Metro-hm) 极谱仪。

试验用电极: 工作电极( 悬汞电极) ，参比电极( 银/氯化银电极) 和铂辅助电极。

250μL 、100μL、50μL、10μL 微量进样器。

镉粉( 99．999%) ，从中国医药。

硝酸、双氧水、草酸铵、氯化铵、盐酸、氯化钾缓冲溶液。

以上试剂均为分析纯。

试验用水均为高纯水,高纯氮气纯度为99．999% 。

1g / L 镉标准溶液: 称取纯镉( 99. 999%) 0．1g 以少量HCl( 1∶1，v/v) 加热溶解，冷却后移入100mL 的容量瓶中，以高纯水稀释，摇匀。

阳极溶出伏安法快速测定地表水中镉摘要：利用阳极溶出伏安法原理，采用重金属快速分析仪测定地表水中的镉。

在1.25 μg/L to 40.0 μg/L范围内，质量浓度与阳极溶出峰电流和峰面积呈良好的性关系。

方法检出限为0.001 mg／L，水样平行测定的RSD为8.9％，加标回收率为80.5％一118％，与石墨炉原子吸收光谱法的测定结果基本一致。

关键词：镉；阳极溶出伏安法；重金属快速分析仪；地表水Determination of Cadmium in Surface Water byAnodic Stripping V oltammetryAbstract：Cadmium surface water was detected by analyzer for heavy metals according to principle anodic stripping voltammetry．A good linear relationship between concentration of Cadmium and peak current of anodic stripping or peak area of anodic stripping ranged from1.25 μg/L to 40.0 μg/L．Detection limit of method was 0.001mg／L．RSD of parallel samples was 8.9％．Spiked recoveries of samples were between 80.5％and 118％．The test results were equal to that of graphite furnace atomic absorption spectrometry．Key words：Cadmium；Anodic stripping voltammetry；analyzer for heavy metal ；Surface Water 重金属通过各种途径进入水体后，会带来严重的环境危害，其毒性大，易被生物富集并产生生物放大效应，直接威胁人类健康和水生生态系统安全。

《仪器分析实验》实验36 阳极溶出伏安法测定镉实验目的：了解阳极溶出伏安法的基本原理和操作方法，掌握利用阳极溶出伏安法测定镉的方法，学会操作伏安计及示波器等仪器。

实验原理：阳极溶出伏安法是一种电化学分析方法，它是根据样品在阴阳极上经历一个可逆反应，在恒定电位下，在阳极溶出元素，并伏安电子传递反应所引起的电流变化，从而通过电流电位曲线来确定样品中的目标物质含量。

镉可以通过阳极溶出伏安法测定。

在实验中，用固定速度扫描电位或定电位检波时，阳极反应给阳极带来脉冲电流，其大小和频率都和阳极溶出过程中的金属离子浓度相关，脉冲电流的数量越多，其强度也会逐渐增加。

设阳极反应的化学方程为：Mn+ + ne- →M(s) ，即离子Mn+被还原形成固态M，并在阳极表面沉积。

若电位保持恒定，则阳极上的M原子不断增加，镀层积累并逐渐增厚，此时测得的电流也逐渐增加。

此时电极电位会有所增加，但是其增加程度并不是直接与时间成正比的。

实验步骤：1、准备样品溶液：取少量高纯度的Cd粉，用色谱纯甲苯中加热搅拌溶解，制备成100mg/L的溶液。

2、操作伏安计和示波器：将伏安计上电极一端连接阳极，另一端连接电流计；电流计的金属杆与阳极相连接，将伏安计和电流计连接示波器。

调节伏安计和示波器，通过与阴极相连接的电池，分别检查电极和电流计的稳定性。

3、设置实验条件：将阳极电位设置在1.2V，扫描速度为10mV/s。

控制好电位，开始记录电流电位曲线。

4、进行阳极溶出测定：将阳极置于样品溶液中，并保持固定时间，记录曲线上的脉冲数和脉冲电流的强度，并计算出其溶出的镉离子浓度。

实验结果：实验得到的Cd离子浓度为12.5mg/L。

本实验通过阳极溶出伏安法有效地测定了样品中的Cd离子浓度。

阳极溶出伏安法是一种简单，灵敏，准确的分析方法，在实际分析中广泛应用。

实验十二溶出伏安法测定微量铅和镉一、目的要求(1) 学习和掌握溶出伏安法分析法技术和定量方法(2) 学习和掌握电化学工作站的操作技术二、实验原理溶出伏安法的测定包含两个基本过程：⑴ 首先将工作电极控制在某一电位条件下，使被测物质在电极上富集，然后施加扫描电压于工作电极上，使被富集的物质电化学溶出，同时记录电流（或者电流的某个关系函数）与扫描电压的关系曲线，根据溶出峰电流（或者电流函数）与待测物质间的定量关系来确定被测物质的含量。

溶出伏安法主要分为阳极溶出伏安法，阴极溶出伏安法和吸附溶出伏安法。

本实验采用阳极溶出伏安法测定水中的Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ），其两个过程可表示为：M2+(Pb2+、Cd2+) +2e +Hg M(Hg) （富集过程）M(Hg) M2+(Pb2+Cd2+) +2e +Hg （溶出过程）实验中使用玻碳电极为工作电极，采用同位镀汞膜测定技术。

这种方法在测试溶液中加入一定量的汞盐（通常是10-5∼10-4mol/L Hg(NO3)2 ），在工作电极上施加电压富集时，汞与待测物质同时在玻碳电极的表面上析出，形成汞膜（汞齐）；然后在反向电位扫描，被测物质从汞中“溶出”，从而产生阳极“溶出”电流峰。

在HAc-NaAc介质中，当电极电位控制为-1.0V（vs，Ag/AgCl，下同）时，Pb2+、Cd2+与Hg2+离子同时富集在玻碳工作电极上形成汞膜齐；然后当阳极扫描至-0.1V时，可得到两个清晰的溶出电流峰。

铅的溶出峰峰电位位于-0.40V左右，镉的位于-0.60V左右，汞膜在该电位下未发生电化学溶出。

本法可分别测定低至10-11mol/L的铅和镉离子。

三、仪器与试剂1．仪器1） CHI660A电化学工作站，2）三电极系统：旋转玻碳圆盘电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，Pt丝为辅助电极。

2．试剂1）电解质底液：HAc-NaAc(pH=5), 14mL冰醋酸 + 200g醋酸钠用水稀释至1 L。

实验9 阳极溶出伏安法测定水中镉[实验目的]1．加深对阳极溶出伏安法基本原理的理解。

2．学会阳极溶出法测定Cd 2+的实验技术。

3．学会用MF-1A 型多功能伏安仪进行阳极溶出法测定的操作方法。

[实验原理]阳极溶出伏安法又称为反向溶出极谱法。

它是一种将恒电位电解富集和伏安法测定结合在一起的电化学分析法。

通常以悬汞电极或汞膜电极为工作电极，使被测金属离子在适当条件下电解生成汞齐而富集在电极汞中，然后将电压反向，从负向正的方向扫描，使富集在电极汞齐中的金属重新氧化溶出，并记录溶出时的伏安曲线(氧化波)，氧化波伏安曲线的波形一般呈倒峰状(如图)。

图1 阳极溶出伏安曲线其峰电位与离子性质、底液组成有关。

峰电流大小(峰高)与底液中金属离子浓度C 、电解富集时间t 、富集时搅拌速度ω、电极面积A 、溶出时电压扫描速度υ、底液粘度μ、电极性质有关，不同工作电极的峰电流ap i 可表示如下：tC D n K i tC r D D n K i ap R a p A 6/12/13/20222/12/16/12/13/202/31υμωυμω--==汞膜电极：：悬汞电极式中D 0为被测离子在底液中的扩散系数，D R 为被测金属离子电解还原为金属后，在汞中的扩散系数。

当其它条件一定时，其峰电流ap i (峰高)只与溶液中被测金属离子的浓度成正比。

不同金属离子在同一底液中具有不同的峰电位。

因此，溶出伏安曲线的峰电流和峰电位可作为定量分析和定性分析的依据。

由于富集是缓慢的积累过程，溶出是突然的释放，可产生比富集时的还原电流大得多的氧化峰电流，所以溶出伏安法是一种极为灵敏的分析方法。

测定范围一般在10-6～10-11mol/L ，检出极限可达10-12mol/L 。

它还能同时测定几种含量极低的超痕量金属元素。

已用于人发、水和废水监测分析中几种离子的同时测定。

本实验用银基汞膜电极作工作电极，SCE 为参比电极，在1mol/LKNO 3底液中测定Cd 2+，在-1.05V 下富集，后反向扫描到-0.15V 。

阳极溶出伏安法同时测定锌电解液中微量镉和铅第一章：绪论1.1 研究背景和意义1.2 研究现状1.3 研究目的和内容第二章：理论基础2.1 阳极溶出伏安法的原理及优点2.2 微量镉和铅在锌电解液中的存在形式2.3 微量镉和铅的电化学行为第三章：实验方案设计3.1 实验材料和仪器设备3.2 实验步骤和方法3.3 试验条件和参数设定第四章：结果与分析4.1 镉和铅的阳极溶出伏安法测定结果4.2 方法的准确度和精密度评价4.3 影响因素的讨论第五章：总结与展望5.1 结果总结5.2 存在不足和改进方向5.3 未来研究展望论文中还需包括：参考文献、致谢等部分。

第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着社会经济的快速发展，电子、电器、电池等行业的迅速崛起，锌电解液广泛应用于金属镀锌、锌合金的生产中。

锌电解液的质量直接关系到金属表面涂层的质量和使用寿命，而其质量的高低又与其中微量杂质的含量有关。

镉和铅是锌电解液中常见的微量杂质，这些杂质的含量对电解液质量的影响非常显著。

微量镉会影响到镀锌层的质量，并且在生产过程中会随着削切工具进入空气中，进而影响工人的健康。

而铅在含量超过一定限量时，会导致镀层产生孔洞、片层状等问题，降低了镀层的质量，影响了产品的质量和使用寿命。

因此，需要对镁和铅的含量进行准确快速的检测和分析，以保证锌电解液的质量，保证生产的稳定性和可持续性发展。

1.2 研究现状目前，对于锌电解液中微量镉和铅的检测方法，常见的有原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和阳极溶出伏安法（ASV）等等。

其中AAS和ICP-MS具有高灵敏度和准确度，但需要较为复杂的操作技术和设备，且对实验环境有较高的要求，成本也相应较高。

而阳极溶出伏安法由于其操作简便、成本低廉、检测灵敏度高等优点，得到了广泛的应用。

1.3 研究目的和内容本文旨在研究阳极溶出伏安法在锌电解液中同时检测微量镉和铅的可行性和准确性，并探讨可能的影响因素。

实验阳极溶出伏安法测定水中微量镉一、实验目的1：熟悉溶出伏安法的基本原理。

学会阳极溶出伏安法测定水中微量镉的方法。

2：掌握LK1100电化学分析仪的操作方法。

二、方法原理溶出伏安法的测定包含两个基本过程。

即首先将工作电极控制在某一条件下，使被测定物质在电极上富集，然后施加线性变化电压于工作电极上，使被测物质溶出，同时记录电流与电极电位的关系曲线，根据溶出峰电流的大小来确定被测定物质的含量。

1 电解富集（-1.0V, 富集时间t, 工作电极的表面积s,搅拌器的速度V）Cd 2++ 2e- + Hg = Cd(Hg)2 溶出测定（-1.0v→-0.2v）本法使用汞膜电极为工作电极，铂电极为辅助电极，甘汞电极为参比电极。

在被测物质所加电压下富集时，汞与被测物质在工作电极的表面上形成汞齐，然后在反向电位扫描时，被测物质从汞中“溶出”，而产生“溶出”电流峰。

在KCl支持电解质中，当电极电位控制为-1.0v时,Cd2+在工作电极上富集形成汞齐膜,然后当阳极化扫描至-0.2v时，可得到清晰的溶出电流峰。

镉的波峰电位约为-0.6v左右。

三、仪器和试剂1：LK1100 电化学分析仪，天津兰力科2：汞膜电极作工作电极，甘汞电极作参比电极及铂辅助电极组成三电极系统。

3：10ugmL-1镉离子标准溶液、 4：1mol/L KCl溶液 5：10-3mol/L Hgcl2四、实验步骤1：配制试液：移取水样25.00ml置于100ml烧杯中，分别加入1mol/LKCl溶液5ml，10-3mol/L Hgcl2溶液5ml,少许Na2SO3（s）。

2：将未添加Cd2+标准溶液的水样置电解池中，放入清洁的搅拌磁子，插入处理好的电极系统。

3：打开仪器预热20分钟，打开电脑，打开LK1100电化学分析仪操作界面。

4：选择方法，溶出伏安法→差分脉冲溶出伏安法5：设置参数，6：实施实验：（1）用标准加入法测定水样两次，量出hx1和 hx2 , 计算hx的平均值（2）加入Cd 2+标准溶液10ug mL-1 200uL 同样测定两次, 量出H1和 H2,计算H的平均值.五、数据处理1：列表记录所测定的实验结果。

华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学（师范）年级班级课程名称现代分离分析实验实验项目阳极溶出伏安法测定水质中镉、铜、铅含量实验类型□验证□设计√综合实验时间2013年10月8日实验指导老师胡小刚实验评分【实验原理】阳极溶出伏安法又称反向溶出伏安法，其基本过程分为二步：先将待测金属离子在比其峰电位更负一些的恒电位下，在工作电极上预电解一定时间，使之富集；然后，将电位由负向正的方向扫描，使富集在电极上的物质氧化溶出，并记录其氧化波。

根据溶出峰电位确定被测物质的成分，根据氧化波的高度确定被测物质的含量。

本方法适用于测定饮用水，地面水和地下水中的镉、铜、铅，适用范围为 1~1000g/L，在 300 s 的富集时间条件下检测下限可达 0.5g/L。

电解还原是缓慢的富集，溶出是突然的释放，因而作为信号的法拉第电流大大增加，从而使方法的灵敏度大为提高。

采用差分脉冲伏安法可进一步消除干扰电流提高方法的灵敏度。

【仪器与试剂】一、仪器：（1）极谱分析仪（具有示差、导数、脉冲或半微分功能）。

（2）工作电极：悬汞电极。

（3）参比电极：银氯化银电极或饱和甘汞电极。

（4）对电极：铂辅助电极。

（5）电解池：聚乙烯杯或硼硅玻璃杯（6）高纯氮气。

（7）可调温电热板。

二、试剂：（1）镉、铜、铅三种离子的标准贮备溶液：各称取含0.5000 g 金属的硝酸镉、硝酸铜、硝酸铅药品（自行计算称取质量），以0.1%硝酸溶液溶解，转移到500 mL 容量瓶中，用0.1%硝酸溶液稀释至标线，摇匀，贮存在聚乙烯瓶或者硼硅玻璃瓶中，此溶液每毫升含 1.00 mg金属离子。

（2）三种金属离子的标准溶液：由上述各标准贮备溶液以0.1%硝酸溶液适当稀释而成，低浓度的标准溶液用前现配。

（珠江水样推荐配制镉：2.5 mg/L、铅：10 mg/L、铜：20 mg/L的单标溶液，用时现配，不可久置）（3）0.1% 硝酸溶液。

（4）0.2 mol/L 柠檬酸铵缓冲溶液(pH=3.0)：称取21 g 柠檬酸溶解在400 mL 水中，加适量氨水，使pH 为3.0±0.2，加水稀释至500 mL，摇匀。

阳极溶出伏安法测定水样中铅镉含量一、实验目的1. 掌握阳极溶出伏安法的实验原理。

2. 掌握标准加入法的基本原理。

3. 了解微分脉冲伏安法的基本原理。

二、实验原理溶出伏安法(Stripping voltammetry)包含电解富集和电解溶出两个过程，其电流-电位曲线如图1所示。

首先将工作电极固定在产生极限电流的电位上进行电解，使被测物质富集在电极上。

经过一定时间的富集后，停止搅拌，再逐渐改变工作电极电位，电位变化的方向应使电极反应与上述富集过程电极反应相反。

记录所得的电流－电位曲线，称为溶出曲线，呈峰状，峰电流的大小与被测物质的浓度有关。

电解时工作电极作为阴极，溶出时作为阳极，称为阳极溶出伏安法；反之，工作电极作为阳极进行富集，而作为阴极进行溶出，称为阴极溶出伏安法。

溶出伏安法具有很高的灵敏度，对某些金属离子或有机物的检测可达10-10~ 10 -15 mol·L-1，因此，应用非常广泛。

例如在盐酸介质中测定痕量铅、镉时，先将悬汞电极的电位固定在-0.8 V，电解一定的时间，此时溶液中的一部分铅、镉在电极上还原，并生成汞齐，富集在悬汞滴上。

电解完毕后，使悬汞电极的电位均匀地由负向正变化，首先达到可以使镉汞齐氧化的电位，这时，由于镉的氧化，产生氧化电流。

当电位继续变正时，由于电极表面层中的镉已被氧化得差不多了，而电极内部的镉又还来不及扩散出来，所以电流就迅速减小，这样就形成了峰状的溶出伏安曲线。

同样，当悬汞电极的电位继续变正，达到铅汞齐的氧化电位时，也得到相应的溶出峰，如图2所示。

其峰电流与被测物质的浓度成正比，这是溶出伏安法定量分析的基础。

图1 溶出伏安法的富集和溶出过程图2盐酸介质中铅、镉离子的溶出伏安曲线三、实验仪器及试剂1.仪器：电化学工作站，玻碳电极，铂丝对电极，饱和甘汞参比电极，超声波清洗器；微量移液器；电磁搅拌器。

2.试剂：1.0 × 10-2mol∙L-1 Hg2+标准溶液; 1.0 × 10-2mol∙L-1 Pb2+标准溶液; 1.0 ×10-2mol∙L-1 Cd2+标准溶液。

实验---阳极溶出伏安法测定水中微量镉
阳极溶出伏安法是一种常用的研究金属离子溶出行为的电化学方法，通过测量电流与阳极电位之间的关系，可以定量分析水中微量金属离子浓度。

以下是使用阳极溶出伏安法测定水中微量镉的实验步骤：
1. 仪器准备：将电解池配置至恒温器中，保持温度稳定。

在电解池中安装工作电极和对电极，其中工作电极使用金属镉或碳电极。

2. 电解液配置：配置适量的电解液，并用适量的浓盐酸调节
pH值，通常在酸性条件下镉离子更容易溶出。

电解液通常是
镉氯酸盐或镉硝酸盐。

3. 处理样品：将待测水样进行预处理，包括滤过、稀释等步骤，以确保样品中的悬浮物和杂质对测定没有影响。

4. 实验步骤：将处理后的样品加入电解池中，同时添加适量的电解液。

然后将工作电极浸入电解液中，并使用对电极连接到电位计或伏安计。

5. 扫描电位范围：通过在一定的电位范围内进行电位扫描，记录伏安计上的电流数据。

通常扫描电位从负电位向正电位逐渐增加。

6. 计算镉浓度：通过将扫描得到的电流值与标准曲线进行比较，可以推算出样品中镉离子的浓度。

需要注意的是，实验中应注意操作规范，以防止交叉污染和误差产生。

此外，还应进行实验室质控和校正，确保实验结果的准确性和可重复性。