[實用新型]一種自由金屬離子活度測定裝置

無效

• 申請號: 201020553792.2
• 申請日: 2010-10-09
• 公開（公告）號: CN201803980U
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 王代長;饒偉;楊喜田;劉世亮
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉

技術領域

本實用新型涉及一種自由自由金屬離子活度測定裝置。?

背景技術

在工業和農業領域中，對于自由離子的測定是必須的，但是，在大多數情況下，受重金屬污染的河流、海洋以及土壤溶液中游離重金屬離子濃度是決定其生物可給性和毒性的最主要因素。目前已經建立了多種測量游離金屬離子濃度的方法，如離子選擇性電極法測量中受其它金屬離子的干擾，其線性響應范圍都在高濃度區，而絕大多數環境樣品中游離金屬離子濃度遠遠低于其響應范圍；電化學伏安法能直接測定低濃度的重金屬離子濃度，但該方法實驗過程中由于電流的使用破壞了溶液平衡，溶液中的有機質容易吸附在電極上而影響電極的富集和溶出過程；陽離子交換樹脂法可以同時測定環境溶液中多種游離重金屬離子濃度，然而該方法需要對所選樹脂的吸附特性有很詳細的了解，在進行形態分析時還必須考慮環境溶液的組成。?

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種自由離子濃度測定裝置及方法。?

本實用新型的技術方案是：一種自由金屬離子活度測定裝置，它包括受體池單元和供體池單元，受體池單元包括受體池與受體溶液，受體池與受體溶液通過蠕動泵Ⅰ組成一個循環裝置，供體池單元包括供體池與供體溶液，供體池與供體溶液通過蠕動泵Ⅱ組成一個循環裝置，受體池與供體池通過陽離子交換膜相連通，受體溶液中插裝有電導電極Ⅰ和離子選擇電極Ⅰ，電導電極Ⅰ與電?導儀相連，離子選擇電極Ⅰ與電位儀相連，供體溶液中插裝有電導電極Ⅱ和離子選擇電極Ⅱ，電導電極Ⅱ與電導儀相連，離子選擇電極Ⅱ與電位儀相連。?

所述離子選擇電極為pH電極或鉀離子選擇電極。?

所述測定的金屬離子為Cu、Zn、Ni、Cd、Pb。?

本實用新型的自由金屬離子活度測定裝置為一個杜南交換裝置，它是建立在杜南平衡的理論基礎上的，杜南交換裝置為雙端循環裝置。供出小室內直徑為2cm，深4.3cm，體積為13.5mL；接受小室直徑為2cm，深3.3cm，體積為10.3mL，離子交換膜的直徑為3.0cm，兩室螺旋接口，可將離子交換膜固定，離子交換膜是兩螺旋接口旋緊時由環形墊圈固定。供體溶液和受體溶液被陽離子交換膜隔開，將反應池分隔為兩部分：供體池和受體池。陽離子交換膜為Nafion?117(Du?Pont)，表面帶負電荷，陰離子和絡合態的陽離子無法通過，這樣經過交換膜后進入受體池的只有自由態的陽離子。供體池裝有基質液，即與土壤平衡的溶液或絡合物溶液，受體池裝有與供體液大致相同濃度支持電解質KNO₃溶液。實驗開始時，由于兩邊溶液的化學勢不相等，就會引起兩邊溶液中包含的小離子互相擴散，最后導致化學勢相等，即達到杜南平衡，即供體液和受體液中金屬離子的活度比(電荷修正)相等，即：?

C_i供體、C_i受體、C_j供體、C_j受體分別是供體液和受體液中自由離子i和j的活度。z_i和z_j分別是陽離子i和j的電荷數。?

所述裝置測定自由金屬離子活度的方法，它的步驟如下：?

(1)陽離子交換膜的處理：交換膜用0.1mol/L硝酸浸泡24小時，用去離子水浸泡5小時，用1mol/L?KNO₃浸泡24小時后，再用0.01mol/L?KNO₃浸泡24小時；?

(2)供體池裝入需要測定自由金屬離子活度的基質液，受體池裝入濃度為供體池溶液濃度0.5～2倍的支持電解質KNO₃溶液；?

(3)連接供體池與供體溶液，受體池與受體溶液，通過蠕動泵組成各自的封閉循環裝置；?

(4)開啟電導儀和離子選擇電極電位儀，預熱30～40分鐘；?

(5)開啟蠕動泵，記錄電導儀初始電導值和結束電導值，電位儀的初始pH值和結束pH值；?

(6)記錄電導儀測定的供體溶液和受體溶液的電導值在1～2小時不發生變化的值，據此判斷兩邊溶液達到杜南平衡；?

(7)用石墨爐原子吸收法測定受體池中自由金屬離子的濃度，檢出限為10^-11mol/L，用鉀離子選擇電極法測定受體池中鉀離子的活度；?

(8)根據公式?計算出供體液的自由金屬離子活度。?