电化学传感器在水质重金属检测中的应用

中国工业快速发展伴随而来的水质重金属污染问题正日益影响着人们的正常生活,寻求快速准确的水质重金属检测方法是十分迫切的.众多水质检测传感器中,电化学传感器具有检测灵敏、操作简单、成本低、便携等优势,在水质重金属检测领域占据了十分重要地位,拥有广阔的前景.本文重点介绍了用于水质重金属检测的几种电化学传感器,包括它们的构造、分类及其检测原理.并对应用于水质重金属检测的电流型电化学传感器和电位型电化学传感器进行了详细说明,介绍了阳极溶出伏安法和离子选择性电极法在内的几种电化学分析方法,以及近年来相关研究的现状.     

水质重金属检测技术研究进展

水质重金属检测技术的发展对治理水质污染工作具有十分重要的意义.对近年来水质重金属检测技术方法以及该领域的研究进展进行综述,主要介绍了原子吸收光谱法、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,电化学分析法和生物检测法,对这些技术的工作原理、仪器和特点等方面进行阐述,比其在水质重金属检测过程中的利与弊进行探讨,最后对该领域的研究方向进行了展望.     

葡萄糖生物传感器检测重金属离子的研究

本文采用葡萄糖氧化酶生物传感器,利用重金属对葡萄糖氧化酶的抑制作用,来检测环境中微量的Cu2 和Hg2 浓度.以普鲁士蓝修饰的葡萄糖氧化酶电极为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,自制铂片电极为对电极,在三电极体系中,用循环伏安法进行扫描.考察了缓冲溶液pH值、温度等因素对葡萄糖氧化酶生物传感器检测Cu2 、Hg2 的影响.在较宽的浓度范围内,峰值电流与酶抑制剂浓度的对数呈良好的线性关系.检测Cu2 和Hg2 时,传感器的线性响应范围分别为5～40μmol/1和2.5～22.5μ.mol/1,最佳响应条件选择pH值为6.86,温度为25℃.上述酶传感器可用于毒性评价和环境监测等领域.     

一种水龙头用水告警装置的研制

针对水龙头中长时间未流动水中的重金属污染对人类健康危害的现状，本文提出了一种水龙头用水告警装置，该装置由单片机系统、水流传感器、实时时钟、数据采集模块、键盘、报警器及电源等器件构成，通过水流传感器对水龙头中水的流动情况进行实时检测，如果发现水龙头中的水在一定时间内未流动将导致水中的重金属元素超标，当下次使用时水告警装置则自动发出报警信号，提醒人们放掉一定量的污染水，从而减少重金属污染对人类健康危害，保证用水人的身体健康。     

水环境中重金属六价铬电化学检测方法研究进展

目前我国水环境重金属污染问题严重,其中水环境重金属六价铬[Cr(Ⅵ)]污染日显突出,对人类健康和环境安全造成了严重威胁.近年来,Cr(Ⅵ)电化学检测方法发展较快,因其具有检测灵敏度高、检测时间短、表征信息丰富、仪器小型便携化的优点,为水环境Cr(Ⅵ)的现场、快速、实时、在线和连续测量等新测量要求提供了技术和条件.从电化学定量分析方法和电极修饰材料两个方面,对国内外水环境中重金属Cr(Ⅵ)电化学检测方法研究进展进行了综述,指出该方法在实际应用中面临的主要问题,并提出了未来的发展方向.     

基于微电极阵列和无线传感器网络的水环境重金属检测系统研究

为对区域水环境中重金属进行有效检测,提出了一种基于微电极阵列和无线传感器网络的重金属现场检测技术。为此,提出了一种带状微电极阵列芯片,用于锌、铅、铜等三种重金属离子的测量;基于带状微电极阵列芯片,开发了自动化的水环境重金属现场检测仪器;多台仪器通过802.11 b/g无线协议组成无线传感器网络,对区域水环境中的重金属含量进行检测。在实验室通过重金属标准溶液对仪器性能进行验证,表明仪器具有较好的精确度;在自然水域进行了传输距离、无线组网测试;完成了自然水域样品重金属浓度检测,并同原子吸收法进行了对比验证。     

纳米材料技术在水环境重金属检测中的应用与发展

近年来,纳米材料技术在水环境重金属检测领域中的应用已经成为重要的研究课题.纳米材料特殊的尺寸使其具有优异的物理、化学和光学性能,许多研究者将其应用在水环境重金属检测领域.本文从纳米材料技术在水环境重金属的光学检测与电化学检测两个方面,对纳米材料技术在水环境重金属检测中的应用做出综述并对其发展给予展望.光学检测方面主要对纳米材料在比色分析法和表面增强拉曼散射法检测水环境重金属中应用进行简要叙述;电化学检测方面则是根据纳米材料结构的不同将其分为零维、一维、二维和三维纳米材料,分别对其在水环境重金属检测中的应用与发展进行综述.     

基于电化学寡核苷酸传感器的痕量汞离子检测

水环境中的重金属汞污染日益严重,对生态环境和人类健康造成了不容忽视的威胁。因此,现场监测痕量汞离子具有极其重要的意义。构建了一种基于胸腺嘧啶-Hg^2+-胸腺嘧啶(T-Hg^2+-T)特异性配位结构的无标记型电化学寡核苷酸传感器,用于检测痕量Hg^2+。将末端修饰巯基的富T寡核苷酸链(Oligo)自组装到金电极表面,当存在Hg^2+时,Oligo探针将捕获Hg^2+而发生构象变化,形成"发卡型"结构。利用电化学阻抗谱对金电极表面自组装膜的构象变化进行表征,发现电子转移阻抗RCT随Hg^2+浓度的升高而减小,建立两者间的线性关系,从而实现对Hg^2+的定量检测。本传感器在0.5 nmol/L^500 nmol/L范围内具有良好线性关系,检出限为0.2 nmol/L,特异性实验表明该传感器对Hg^2+选择性极好。该传感器为水环境中痕量汞离子的准确、定量检测提供了一种有效的手段。     

用于多参数生化检测微系统的葡萄糖传感器的研究

基于生物酶催化的电化学电流检测原理对人体血液生化参数进行测试.利用MEMS技术将电极、酶、反应室以及微型流路等单片集成,研制单一生物芯片的多电极酶传感器目的是同时测定人体血液的多个生化参数.本文主要介绍传感器芯片的工作原理、结构设计、加工技术及初步实验结果,其中葡萄糖在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的测试范围为1～30 m*mol/L,可以满足临床血糖检测的要求.     

铂电极多功能传感器在水产养殖中的应用

针对水产养殖中水质安全要求,设计了一种多功能智能传感器。传感器以铂为电极材料,对温度、电导率、p H值、氧化还原电位(ORP)、铅离子和其他重金属离子6种水质指标进行检测。智能传感器采用模糊神经网络进行数据融合,通过ZigBee和通用分组无线业务(GPRS)进行数据传输。实验测试结果表明:设计的传感器检测精度高,可以实现水质检测功能。     

1,10-Phenanthroline modified glassy carbon electrode for voltammetric determination of cadmium(II) ions

This study reports the electrochemical modification of glassy carbon (GC) electrode surface with the electro-polymerized form of 1,10-phenanthroline monohydrate (PMH), the characterization of this polyphenanthroline modified electrode (PPMH/GC) and the electroanalytical application suitable for the determination of Cd(II) ions. The PPMH/GC electrode was characterized by cyclic voltammetry, chronoamperometry and atomic force microscopy and formation of polyphenanthroline layer grafted to surface of GC electrode was evidenced. Selectivity of PPMH/GC electrode towards heavy metal ions was investigated by square wave voltammetry. The PPMH/GC electrode was found to be suitable for selective determination of Cd(II) in the solutions containing the mixture of heavy metal ions and showed high stability and reproducibility. The analytical methodology was successfully applied for monitoring the toxic metal ions in real samples.     

导电聚合物电极同时测定痕量铜、铅、镉、锌

使用一种新型导电聚合物电极作为工作电极,采用阳极溶出伏安法通过同位镀铋对导电聚合物电极进行修饰,实现了痕量铜、铅、镉、锌的同时测定.比较了导电聚合物电极和丝网印刷碳电极的性能,研究了预富集时间和不同介质对重金属离子测定的影响规律.结果表明:铜、铅、镉、锌在铋膜修饰的导电聚合物电极上分别在0.05 V、-0.55 V、-0.80 V、-1.10 V产生灵敏的电位溶出峰,峰高与离子浓度线性相关,最低检测限分别可达到0.5 μg/L、1 μg/L、1 μg/L和0.5 μg/L.在检测重金属离子方面,导电聚合物电极比丝网印刷碳电极更加灵敏和稳定,为一次性电化学传感器的发展提供了良好的基础.     

Ultrasensitive micro ion selective sensor arrays for multiplex heavy metal ions detection

Microsystem Technologies - Trace heavy metal ions are probable carcinogens with concentrations at ppb levels. Ion selective electrode (ISE) technology is a conventional and widely used method to...     

基于STM32的重金属离子测量仪器的设计与试验

设计了一种基于STM32控制芯片采用离子选择性电极检测重金属的仪器.对离子选择电极信号处理电路和PT1000测温电路的关键点进行详细分析比较.根据Ag离子电极电位数据,依据最小二乘法,采用5点校准模型进行线性拟合处理.连续采集记录Cd离子电极响应曲线,提出采用最值差值法进行稳定性判断.最后进行测试试验,结果证明采用的相关模型和算法能够满足一般测量要求,为相关设计提供了参考.     

基于两电极体系的水质检测分析平台设计

为实现对水质的多参数检测,设计了一个基于两电极体系的水质检测分析平台。该检测平台通过最小化极化电流的思想,采用辅助电极面积远大于工作电极的电极参数,设计了基于两电极体系的集成电极和软硬件系统,摈弃了传统三电极体系的参比电极,同时克服了传统三电极体系容易污染样品的缺点,能实现电化学工作站的诸多功能。本研究在该检测平台上开展了水样的电导率(EC)、pH和重金属浓度的检测研究,获得了较好的结果,可用于实验室及工业现场的水质监测。     

金属电极的腐蚀特性研究

对金属电极的腐蚀特性进行了研究。实验中设计了多种不同的金属电极,通过改变电极材料、电极厚度、电极层数、腐蚀液成分及温度等条件,研究了金属电极的腐蚀特性。通过研究发现,电极的腐蚀特性跟电极材料、电极厚度、电极层数、电极的缺陷及应力、腐蚀液成分及温度等条件有关。最后设计了一种打底层金属材料为Tiw,层厚20 nm,上层金属为Au,层厚度为200 nm的金属电极,在覆盖一层光刻胶,并对光刻胶进行后烘坚膜的情况下,在常温下,用HF溶液腐蚀1 h后,SOIMEMS微结构完全释放,金属电极还十分完好。     

针对土壤重金属污染评价的模糊数学模型的改进及应用

土壤重金属污染评价是土壤重金属污染研究的重要课题。本文改进了针对土壤重金属污染评价的模糊数学模型和评价因子权重的计算方法,提出了基于污染物浓度和毒性的双权重因子的模糊综合评价法。该法慎重考虑了各级标准界限的模糊性,较好继承了模糊数学方法用于土壤重金属评价的优点。它从定性和定量两方面,比较客观地反映污染因子对土壤环境质量的影响。采用双权重系数法确定各指标的权重,综合考虑评价因子的浓度和毒性,不但在大多数情形下与对比的其它方法结果相一致,而且可以克服其它几种方法出现的误判,提高了评价结果的分辨性,使评价结果更全面、更能真实地反映土壤重金属污染实际状况。     

便携式水质重金属电化学检测仪的研究进展

我国水质重金属污染问题突出,便携式水质重金属电化学检测仪具有体积小、灵敏度高、检测速度快、便于携带等特点,特别适用于水质现场快速测定。本文介绍了便携式水质重金属电化学检测仪的主要工作原理,根据电化学分析方法不同,对现有便携式水质重金属电化学检测仪进行分类,并分别对其国内外研究发展近况进行总结和概述,最后探讨并分析了便携式水质重金属电化学检测仪的发展趋势。     

铅、镉在铋修饰的厚膜碳浆电极上的阳极溶出伏安法检测

采用阳极溶出伏安法,在厚膜印刷的碳浆电极上同步镀铋测定痕量重金属元素铅和镉.文中研究了碳浆电极的预处理、溶液中铋离子浓度、预富集时间等因素对测量的影响.实验结果表明铅、镉在铋膜修饰的碳浆电极上可得到灵敏的阳极溶出峰,峰高和溶出电位与汞膜电极法相近.使用铋膜电极可避免使用汞电极带来的环境污染,同时采用厚膜印刷的碳浆电极可以大大降低检测成本,实现电极的单次使用.     

滨海盐土重金属含量高光谱遥感研究

高光谱遥感凭借其极高的光谱分辨率在获取有机质、矿物质等土壤组分定量信息的研究中表现出非凡的潜力。以如东县洋口镇为研究区,通过对土壤反射光谱的测量和同步的土壤化学分析,研究了土壤重金属Cr、Cu、Ni与土壤粘土矿物、铁锰氧化物以及碳酸盐之间的赋存关系。利用光谱一阶微分、倒数对数和连续统去除法对土壤光谱的处理,获得了土壤成分的特征波段,通过土壤重金属与土壤光谱变量的相关分析,并利用逐步回归分析方法,确立了3种重金属元素的最佳遥感模型。结果表明,研究区3种重金属与波长429 nm、470 nm、490 nm、1 430 nm、2 398 nm、2 455 nm处光谱变量具有很好的相关性,在所建立的逐步回归模型中,以一阶微分处理的模型精度最高。研究结果可以为高光谱遥感技术反演土壤重金属含量,进一步应用空间或航空遥感进行大尺度环境污染遥感、遥测信息提取和反演提供技术支撑。