l离心管内，按1:40固液比加入煮沸过的蒸馏水，在22±5°C振荡16小时，用6000r/min的速度离心20分钟，将上清液注入到聚乙烯的容器中，即得到水溶态，待测其中的重金属含量。往残渣中添加20ml去离子水后振荡15min，后用6000r/min的速度离心20min，倒掉上清液，但不能倒掉任何固体残澄。按1:40固液比向残渣中加入0.11 mol/L的醋酸(CH3OOH),把管口塞紧密封，在22±5°C振荡16小时，用6000r/min的速度离心20分钟，并收集醋酸提取液于聚乙烯的容器中，得到酸溶态，待测其中的重金属含量。往残渣中添加20mL的去离子水后振荡15min进行清洗，然后再用6000r/min的速度离心20分钟。倒掉上清液，但不能倒掉任何固体残渣。上述离心后的残渣仍保留于离心管内，按1:40固液比加入0.5 mol/L的羟基盐酸(NH2OH^HCl)[用2 mol/L的HNO3调整pH值为1.5]进行第三步提取。在22±5°C振荡16小时，用6000r/min的速度离心20min，将上清液注入到聚乙烯的容器中，即得到可还原态，待测其中的重金属含量。往残澄中添加20mL的去离子水后振荡15min进行清洗，然后再用6000r/min的速度离心20min。倒掉上清液，但不能倒掉任何固体残渣。分离后的土壤样保存于离心管内，先加入1ml 30%的过氧化氢(H2O2)，于85°C的水浴锅中进行有机质消化；上述消化液将干时，就再加1ml 30%的过氧化氢继续消化，视样品不同直至加入的30%过氧化氢时没有冒气泡为止(全消化过程约2h)。消化完毕后，冷却离心管内的样品，再按1:50固液比加入I mol/L的醋酸铵(NH4OAC)[用浓硝酸调整pH为2]，并于振荡机上再振荡16h。完后，离心分离，收集第四步的提取液，即得到可氧化态，待测其中的重金属含量。然后把离心管内的样品于75°C条件下烘干，用玛瑙研钵研磨过0.149mm (100目)尼龙筛，混匀后备用。准确称取上述备用样品0.2000-0.5000g于50ml聚四氟乙稀；t甘祸中，用水润湿后加入1ml浓盐酸(优级纯)，于通风橱内的电热板上低温加热，使样品初步分解，待蒸发至约剩3ml时，取下稍冷，然后加入5ml浓硝酸(优级纯)，1ml浓氢氟酸(优级纯)，3ml浓高氯酸(优级纯)，加盖后于电热板上中温加热。Ih后，开盖继续加热除硅。当加热至冒浓厚白烟时，加盖，使黑色有机碳化物分解。待坩祸壁上的黑色有机质消失后，开盖驱赶高氯酸白烟并蒸至内容物呈粘稠状。视消解情况可再加入3ml浓硝酸，3ml浓氢氟酸和Iml高氯酸，重复上述消解过程。当白烟再次基本冒尽且坩祸内容物呈粘稠状时，取下稍冷，用水冲洗坩祸盖和内壁，并加入Iml浓硝酸溶液温热溶解残渣。然后将溶液转移至50ml容量瓶中，加入硝酸镧溶液，冷却后定容至标线摇匀，即得到残渣态，备测。备测元素用火焰原子吸收测定。空白实验:用取离子水代替试样，采用上述方法制备全程序空白溶液。每批样品至少制备2个以上的空白溶液。
[0029]最终得到通电结束后阳极管5中土壤质量为m2 (g)，重金属离子浓度为C2 (mg/kg)，阴极管6中土壤质量为m3 (g)，重金属离子浓度为c3 (mg/kg)，从外电流电量计13所测定的总电荷量即为重金属离子参加电极反应的物质的量Iitl (mol)；
5)根据物料守恒定律，可由下式计算重金属离子迀移数t'.t+ = n4/n0
其中，n4 (mol) =]^+]?-?=-0^+?-?)，n2为通电结束后阳极管5中重金属离子的物质的量，n2 (mol) =Iii2Xc27M0^ n3为通电结束后阴极管6中重金属离子的物质的量，n3 (mol)=m3X c3/M0o
[0030]上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种测定土壤中重金属离子迀移数的装置，其特征在于，该装置包括阳极管(5)、阴极管(6)和将二者连为一体的中间管(7)，所述阳极管(5)和阴极管(6)中分别插入电极，所述的两个电极通过串联的电流计(9 )、开关(10 )、蓄电池(11 )、可变电阻(12 )和电量计(13 )连接，形成闭合回路。
2.按权利要求1所述测定土壤中重金属离子迀移数的装置，其特征在于，所述阳极管(5)和阴极管(6)的侧边开口处分别与中间管(7)相连，并用连接夹(8)固定，成为一个整体。
3.按权利要求1所述的测定土壤中重金属离子迀移数的装置，其特征在于，所述阳极管(5 )和阴极管(6 )为玻璃材质，底部为弧形，管壁上带有标线，侧边开口处有环形凸出。
4.按权利要求1所述的测定土壤中重金属离子迀移数的装置，其特征在于，所述中间管(7 )为玻璃材质的圆柱形管，两端开口。
5.按权利要求1、2、3或4所述的测定土壤中重金属离子迀移数的装置，其特征在于，所述阳极管(5)和阴极管(6)中的电极结构相同，包括包裹有滤纸的带孔有机玻璃圆柱(17)、插入所述带孔有机玻璃圆柱(17)的金属电极棒(15)，所述带孔有机玻璃圆柱(17)中注有电解液(16)，所述电极棒(15)通过引出导线(14)与外电路相连。
6.一种测定土壤中重金属离子迀移数的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1、2、3、4或5所述测定土壤中重金属离子迀移数装置，包括以下步骤: 1)在阳极管(5)、阴极管(6)及中间管(7)中充填重金属离子浓度为C1的污染土壤，其中填充入阳极管(5)和阴极管(6)中的土壤质量均为Hi1，计算得到阳极管(5)和阴极管(6)中重金属离子的物质的量均为Ii1=Hi1XcyMtl, Mtl为重金属离子的相对分子质量； 2)两个阳极管(5)和阴极管(6)中分别插入电极，并通过串联的电流计(9)、开关(10)、蓄电池(11)、可变电阻(12 )、电量计(13 )连接两个电极； 3)闭合开关(10)，形成回路，通过可变电阻(12)通过可变电阻(12)调节回路中的电流，保持电流计读数为18-20mA ； 4)通电60_90min后切断电源，分别对阴极管(6)、阳极管(5)和中间管(7)中重金属离子污染土壤的质量和重金属离子浓度重新进行测定，得到通电结束后阳极管(5)中土壤质量为m2，重金属离子浓度为c2，阴极管(6)中土壤质量为m3，重金属离子浓度为c3，从外电流电量计(13)所测定的总电荷量即为重金属离子参加电极反应的物质的量IV 5)根据下式计算重金属离子迀移数t'.t+ = n4/n0 其中，1?=]^+]?-?=-0^+?-?)，n2为通电结束后阳极管(5)中重金属离子的物质的量，n2=m2Xc2/M0, n3为通电结束后阴极管(6)中重金属离子的物质的量，n 3=m3Xc3/MQ。
7.按权利要求6所述的测定土壤中重金属离子迀移数的方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用BCR法进行重金属离子浓度的测定。
8.按权利要求6或7所述的测定土壤中重金属离子迀移数的方法，其特征在于，所述步骤I)中，重金属离子污染土壤中添加有重金属螯合剂或表面活性剂，所述重金属螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺二琥珀酸三钠或柠檬酸，所述表面活性剂为鼠李糖脂或皂角苷。
【专利摘要】本发明涉及一种测定土壤中重金属离子迁移数的装置及方法，利用含有重金属的土壤构建电解装置，由阴极管、中间管、阳极管及外部电路组成，整体填充含有重金属的土壤。本发明利用电场可以使重金属发生迁移转化的特点，在土壤中构建电解装置，对土壤中重金属离子迁移数进行测定，工作原理简单、操作方便、易于掌握和控制，实现对各种类型土壤的普遍适应性。本发明不仅有助于土壤中重金属电化学性质的理论研究，而且对土壤环境修复、水土保持等实际应用都有着重要意义。
【IPC分类】G01N27-26
【公开号】CN104777200
【申请号】CN201510177797
【发明人】弋舒昱, 李先宁, 宋海亮
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月15日