Cupru, cadmiu si plumb in apa

 Rezumat

Cuprul, plumbul si cadmiul sunt determinati simultan prin voltametrie cu unda patrata. Se foloseste un electrod picurator de mercur (Hanging Mercury Drop Electrod- HMDE) in combinatie cu masurarea impulsului diferential. In timpul electrolizei ionii de Cu²⁺, Pb²⁺ si Cd²⁺ sunt redusi si amalgamati pe picatura de mercur. Determinarea este astfel realizata printr-o metoda voltametrica cu baleaj in directie anodica. Amalgamele metalice sunt redizolvate in solutie sub forma de ioni.

Curentul de stripping (redizolvare) rezultat este proportional cu concentratiile ionilor metalici in solutie.

Electrolitul suport utilizat este HCl 1M.

Metoda de determinare a ionilor de Cu, Pb si Cd a fost testata pe probe de apa standard cu continut metalic in domeniile:

Cd: 1mg/L- 5mg/L

Pb: 10mg/L- 50mg/L

Cu: 50mg/L- 250mg/L

Probele de apa ce contin materie organica sau particule in suspensie trebuiesc, mai intai, supuse mineralizarii.

Reactivi

1. Electrolit suport: HCl 1M

2. Solutie stoc Cu (II) 1000 mg/L

3. Solutie stoc Pb (II) 1000 mg/L

4. Solutie stoc Cd (II) 1000 mg/L

5. Solutie standard 50mg/L Cu(II) - 10 mg/L Pb(II) - 1 mg/L Cd (II)

Adaugati:

5.0 mL de solutie Cu (II) 1000 mg/L

1.0 mL de solutie Pb (II) 1000 mg/L

0.1 mL de solutie Cd (II) 1000 mg/L

10.0 mL de solutie HCl 1M, suprapur, in acelasi balon si diluati pana la 100 mL cu apa deionizata.

Utilizati numai reactivi cu puritate analitica.

 Aparatura

• Stand polarografic MDE 150

• Analizor polarografic POL 150

 Electrozi

• Electrod de referinta TRO20

• Electrode de platina TM010

• Capilar MDE/CAP- 70 mm

 Setari primare

Standul MDE 150

• presiunea azotului: 0.5 bar

Conditii de operare

• Metoda ASV/CSV

Parametrii celulei

• Electrod: HMDE

• Numar de picaturi: 4

• Agitare: 400 rpm

• Timpul de purjare: 300 s

• Timpul de electroliza: 45 s

• Timpul de asteptare: 10 s

• Timpul de formare al picaturii de Hg: 0.7s

Parametrii semnalului

• Tehnica: SWV (voltametrie cu unda patrata)

• E_initial: -800 mV

• E_final: +50 mV

• Durata etapei: 0.04s

• Amplitudinea etapei: 1mV

• Amplitudinea impulsului: +50 mV

Domeniul de intensitate

• Minim: 10 nA

• Maxim: 10 mA

Identificarea elementului

• Cadmiu: -590 mV

• Plumb: -380 mV

• Cupru: -60 mV

 Procedura

Analizele de proba

Se adauga 10 mL proba in celula

Se adauga 1 mL electrolit suport

Pentru a respecta valoarea de pH ceruta cantitatea de electrolit suport sau de tampon ce trebuie adaugata poate fi marita, in unele cazuri. Se modifica, in conformitate cu dimensiunea celulei, volumul probei si/sau cantitatea de apa.

Dupa analizarea probei se fac 3 analize standard suplimentare pe 50 ml solutie standard.

Rezultatele se obtin cu ajutorul algoritmului de calcul TraceMaster 5 Software.

 Comentarii

Conditiile de analiza trebuie optimizate in cazul in care cantitatile metalelor din proba de apa depasesc concentratiile mentionate anterior.

Mai jos sunt date cateva indicatii privind optimizarea metodei:

Conc. Cd> 5 mg/L

Pb>50 mg/L

Cu> 250 mg/L

Se utilizeaza un timp de electroliza mai scurt. Se adauga cantitati mai mari de solutie standard sau se utilizeaza o solutie standard mai concentrata. Se poate utiliza baleajul direct, fara o electroliza prealabila pe picatura de mercur, prin realizarea unui baleaj catodic intre +100 mV si –800 mV si o amplitudine a impulsului de –50 mV (elementele sunt masurate in timpul reducerii).

Conc. Cd< 1 mg/L

Pb<10 mg/L

Cu< 50 mg/L

Se utilizeaza un timp de electroliza mai lung. Se adauga cantitati mai mici de solutie standard sau se utilizeaza o solutie standard mai putin concentrata.

Limite de detectie :

Cd: 0.5 mg/L

Pb: 0.5 mg/L

Cu: 0.5 mg/L

Interferente

Daca in proba exista cantitati egale de Sn si Pb, Sn poate fi interpretat ca fiind Pb. Aceasta interferenta poate sa apara deoarece Pb si Sn au electroactivitatii asemanatoare. Tl poate interfera cu Pb din acelasi motiv. Daca in proba exista o cantitate mai mare de Cu fata de Cd, in timpul electrolizei se poate forma pe picatura de Hg un compus intermetalic, Cu/Cd. Formarea acestui compus intermetalic conduce la micsorarea semnalului pentru Cd.

 Calcul statistic

8 determinari pe o proba de apa:

Cadmiu

Valoarea medie: 1.8 mg/L

Deviatia standard: 0.3 mg/L

Deviatia standard relativa: 16.9 %

Plumb

Valoarea medie: 19.5 mg/L

Deviatia standard: 1.2mg/L

Deviatia standard relativa: 6.2%

Cupru

Valoarea medie: 90.3 mg/L

Deviatia standard: 1.8 mg/L

Deviatia standard relativa: 2.1 %