检测水中痕量汞的方法

检测水中痕量汞的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及痕量元素检测分析技术领域，更具体地涉及一种检测水中痕量汞的方 法。
【背景技术】
[0002] 汞是一种极具危害的重金属元素，由于其生物积累性，即便在水环境中含量甚微， 仍然会对生态系统造成毒害。在中国国家标准GB3838-2002 (《GB3838-2002地表水环境质 量标准》）中，要求I、II类水质中汞含量小于0. 00005毫克每升，即0. 05微克每升。多种 常用的检测方法，例如紫外可见分光光度计法、火焰原子吸收法等，都不足以鉴定如此低含 量的汞。
[0003] 电化学溶出伏安法是一种测量溶液中重金属离子的检测方法，其特点是仪器简 单，灵敏度高，因而适合于现场检测或在线监测。该方法检测水中的铅、镉、铜、锌等离子，检 出限可低至微克每升，并且已经有商品化仪器可供使用，但此方法目前仍然无法满足汞的 检出限。另一方面，实际待检测水样中同时存在多种重金属离子，它们含量有可能大幅高于 汞的含量。在实施溶出伏安法的沉积步骤时，过量的铜易和汞形成合金，导致铜和汞的溶出 峰重叠，无法准确测量汞含量。因而亟待找到一种提高溶出伏安法灵敏度和选择性的方法。
[0004] 在分析化学领域中，萃取是一种有效的提高待测物浓度的方法。例如在分析化学 中常利用螯合物萃取法来提取和富集金属离子，但目前常用的螯合物对汞和铜的选择特异 性并不高，金属离子与螯合物紧密结合，失去反应活性，导致其无法与溶出伏安法兼容。此 外，传统的萃取方法需要有机溶剂，而有机试剂容易挥发污染环境；萃取过程需要用特殊容 器将水和有机溶剂对流混合较长时间，因而难以在现场实施。
[0005] 因而，在现有技术领域内，尚无一种方案能同时解决高灵敏测量与现场便携检测 问题。

【发明内容】

[0006] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种精确测量水中痕量汞的方法，从而可 以实现检测设备简便，可以避免铜等元素干扰检测结果的有效效果。
[0007] 为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种富集水中汞离子 的方法，包括以下步骤：
[0008] 向待处理水样中加入作为萃取试剂的离子液体；
[0009] 向所述待处理水样中加入能使所述萃取相成为微液滴的试剂；
[0010] 分离所述微液滴，得到富集的汞离子。
[0011] 其中，所述离子液体的阳离子为N-辛基吡啶、2-甲基-N-辛基吡啶、3-甲基-N-辛 基吡啶或4-甲基-N-辛基吡啶。
[0012] 其中，所述离子液体的阴离子为四氟硼酸根[BF4F、双三氟甲烷磺酰胺[Tf2N]'三 氟甲烷磺酸根[Tf0r或全氟丁烷磺酸根[NfO]'
[0013] 其中，所述离子液体为[OPy] + [BFJ_、[OPy] + [Tf2N]_、[OPy] + [TfO]_、[OPy] + [NfO]_或 [4M0Py] + [BF4r0
[0014] 其中，加入所述待处理水样中的离子液体的浓度为饱和浓度或接近饱和浓度。
[0015] 其中，所述能使萃取相成为微液滴的试剂为含有高氯酸根阴离子的试剂。
[0016] 其中，所述含有高氯酸根阴离子的试剂为高氯酸或高氯酸锂。
[0017] 作为本发明的另一个方面，本发明提供了 一种检测水中痕量汞的方法，包括以下 步骤：
[0018] 向待处理水样中加入作为萃取试剂的离子液体；
[0019] 分离所述含有离子液体的萃取相，将其溶解在适量乙腈中以释放出其中萃取的汞 离子；
[0020] 采用电化学溶出伏安法检测上述乙腈溶液中的痕量汞离子。
[0021] 所述方法还包括：在将所述萃取相溶解在乙腈中之前，采用如上任意一项所述的 富集水中汞离子的方法将汞离子富集到微液滴中，并将所述微液滴溶入所述乙腈中的步 骤。
[0022] 其中，所述电化学溶出伏安法采用金电极作为工作电极。
[0023] 基于上述技术方案可知，本发明的方法所消耗的试剂量小，操作容易，速度快，配 套仪器设备较为简单，易于携带，因而是一种快速、便携且高灵敏的汞检测方案，特别适用 于水环境中汞污染的现场检测。本发明的富集和检测方法均可以在现场实施，因而明显提 高了汞污染监测的时效性；而将其作为实验室检测方法时，相对现有方法也具备支持条件 简单和成本较低的优点。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明的富集水中痕量汞离子的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0026] 离子液体（IonicLiquids)是一大类常温下为液体的离子化合物，不挥发，容易回 收。离子液体一般由阴、阳离子构成，其中阳离子一般为咪唑、吡啶取代物等带正电荷的化 合物，阴离子可以为四氟硼酸、乙酸、甲烷磺酸等多种酸根离子。通过改变阴、阳离子的组 成，可调整离子液体的熔点、密度、水溶性、粘性、溶解能力等多种特性。
[0027] 本发明通过使用离子液体作为萃取剂，并在乙腈中实施阳极溶出伏安法成功解决 了电化学溶出伏安法灵敏度不高且易受干扰的问题，尤其适合于现场检测和在线监测。
[0028] 作为优选，本发明的离子液体的阳离子可以为N-辛基R比啶（N-octylpyridinium， [0Py]+)、2-甲基U-辛基P比啶（2-methyl-N-〇ctylpyridinium，[2M0Py]+)、3-甲 基-N-辛基吡啶（3-methyl-N-〇ctylpyridinium，[3M0Py]+)或 4-甲基-N-辛基吡啶 (4-methyl-N-〇ctylpyridinium，[4M0Py]+)，其分子式如下所示：
[0029]
【主权项】
1. 一种富集水中汞离子的方法，包括以下步骤： 向待处理水样中加入作为萃取试剂的离子液体； 向所述待处理水样中加入能使所述萃取相成为微液滴的试剂； 分离所述微液滴，得到富集的汞离子。
2. 根据权利要求1所述的富集水中汞离子的方法，其中所述离子液体的阳离子为N-辛 基吡啶、2-甲基-N-辛基吡啶、3-甲基-N-辛基吡啶或4-甲基-N-辛基吡啶。
3. 根据权利要求1所述的富集水中汞离子的方法，其中所述离子液体的阴离子为四 氟硼酸根[BF4r、双三氟甲烷磺酰胺[Tf 2N]'三氟甲烷磺酸根[Tf〇r或全氟丁烷磺酸根 [_'
4. 根据权利要求1所述的富集水中汞离子的方法，其中所述离子液体为[OPy] +[BF4]' [〇Py] + [Tf2N]_、[OPy] + [TfO]_、[OPy] + [NfO]_或[4M0Py] +[BF4]-。
5. 根据权利要求1所述的富集水中汞离子的方法，其中加入所述待处理水样中的离子 液体的浓度为饱和浓度或接近饱和浓度。
6. 根据权利要求1所述的富集水中汞离子的方法，其中所述能使萃取相成为微液滴的 试剂为含有高氯酸根阴离子的试剂。
7. 根据权利要求6所述的富集水中汞离子的方法，其中所述含有高氯酸根阴离子的试 剂为高氯酸或高氯酸锂。
8. -种检测水中痕量汞的方法，包括以下步骤： 向待处理水样中加入作为萃取试剂的离子液体； 分离所述含有离子液体的萃取相，将其溶解在适量乙腈中以释放出其中萃取的汞离 子； 采用电化学溶出伏安法检测上述乙腈溶液中的痕量汞离子。
9. 根据权利要求8所述的检测水中痕量汞的方法，还包括在将所述萃取相溶解在乙腈 中之前，采用如权利要求1至7任意一项所述的富集水中汞离子的方法将汞离子富集到微 液滴中，并将所述微液滴溶入所述乙腈中的步骤。
10. 根据权利要求9所述的检测水中痕量汞的方法，其中所述电化学溶出伏安法采用 金电极作为工作电极。
【专利摘要】本发明公开了一种富集和检测水中痕量汞的方法，利用N-辛基吡啶类离子液体萃取水样中汞，通过向离子液体溶液中引入高氯酸根，在水中形成乳浊液，进而快速萃取水中的汞，实现对水中痕量汞的富集；继而将萃取相溶解到适量乙腈溶液中，释放出萃取相中的汞，并以乙腈作为溶剂进行电化学检测。本发明提高了现有电化学测汞法的灵敏度和选择性，可适用于水中痕量汞的现场/实验室检测。
【IPC分类】G01N27-48, G01N1-34
【公开号】CN104655473
【申请号】CN201510088571
【发明人】夏善红, 李振涵, 孙楫舟, 佟建华, 边超
【申请人】中国科学院电子学研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月26日