Анализаторы тяжелых металлов и токсичных элементов

Анализаторы тяжелых металлов применяются в экологическом мониторинге окружающей среды и для анализа сырья и воды на промышленных и пищевых предприятиях. Анализаторы способны определять микроконцентрации тяжелых металлов в воде, почве и других природных объектах, проводить количественный анализ методами подбора и построения калибровочной кривой.

Для измерения массовой концентрации тяжелых металлов и токсичных элементов в различных объектах используется электрохимический метод анализа – метод инверсионной вольтамперометрии (ИВ) на твердом индикаторном электроде. Метод ИВ позволяет одновременно получать как качественную, так и количественную информацию о веществах, восстанавливающихся или окисляющихся на индикаторном электроде.

Основные характеристики метода:

1. Определение ультрамалых концентраций элементов в сочетании с достаточно простым аппаратурным оформлением (по сравнению с ААС, ICP, рентгенофлуоресцентными приборами).

2. Возможность одновременного определения до 4-х элементов: Cd, Pb, Cu, Zn.

3. Метод чувствителен к валентным формам веществ, что дает возможность идентификации и количественного определения токсичных форм веществ.

4. Относительно низкая себестоимость анализа: в работе используются доступные химические реактивы и государственные стандартные образцы, не требуется специальное дополнительное оборудование.

Анализаторы, реализующие метод ИВ, применяют для химического анализа различных объектов на содержание тяжелых металлов и токсичных элементов, в первую очередь опасных для здоровья человека, окружающей среды. В зависимости от решаемой задачи области применения аппаратуры данного типа достаточно широки.

Объекты анализа:

- воды природные, питьевые, сточные, технологические

- воздух населенных мест, воздух рабочей зоны, аэрозоли

- почва, ил, донные отложения

- биологические объекты (кровь, моча и др.)

- пищевые продукты

- косметические препараты

- высокочистые материалы, руды, минералы

- лекарственные препараты

- другие объекты (могут быть любые объекты, в которых надо определять микроконцентрации тяжелых металлов и токсичных элементов)

Определяемые тяжелые металлы и токсичные элементы:

Zn, Cd, Pb, Cu, Hg, As, Fe, Se, Sb, Sn, Bi, Mn, Co, Ni, Ag и другие.

Чувствительность определения некоторых элементов:

Наименование элемента	Валентная форма (определяемая)	Чувствительность, мкг/дм3 (ppb)
Кадмий	Cd (II)	0,05
Медь	Cu (II)	0,05
Мышьяк	As (III), As (V)	0,2
Свинец	Pb (II)	0,05
Цинк	Zn (II)	0,05
Кобальт	Co (II)	0,01
Хром	Cr (VI)	0,01
Марганец	Mn (II)	0,5

ВА анализаторы обычно имеют трехэлектродную электрохимическую ячейку, в состав которой входят:

рабочий электрод – основной аналитический компонент прибора (от качества его исполнения зависит чувствительность, точность и воспроизводимость анализа); материал электрода может быть разным, в основном применяются следующие материалы – графит, углеситалл, стеклоуглерод, золото, платина, серебро, ртуть (редко);

вспомогательный электрод – необходим для замыкания цепи через раствор ячейки и рабочий электрод; обычно электрод изготавливают из инертного материала – платины;

электрод сравнения – служит эталоном, по отношению к которому измеряют потенциал индикаторного электрода; обычно используют хлорсеребряный электрод сравнения.

Время, затрачиваемое на анализ одной пробы: от 3 мин. до 30 мин. (в зависимости от концентрации определяемых элементов – чем ниже концентрация, тем более длительный процесс).

Расход проб: (0,02 – 15) г или (0,05 – 100) мл (в зависимости от определяемых концентраций – чем ниже концентрация, тем больший расход проб).

Существуют различные режимы инверсионной вольтамперометрии: линейная развертка потенциала, дифференциально-импульсная, переменнотоковая и другие