Chia sẻ bài viết
Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu loại cảm biến mới để phân tích kim loại nặng đó là điện cực in (Screen-printed electrodes - SPE). Bài viết sẽ cho bạn một cái nhìn tổng quan về các loại điện cực in phổ biến và ứng dụng của chúng trong phân tích kim loại nặng.
1. Các loại điện cực in phổ biến
Công nghệ vi chế bản in đã tồn tại trong 1 thời gian dài trong sản xuất các cảm biến điện hóa màng dày. Công nghệ này cho phép sản xuất hàng loạt các điện cực rắn có độ đồng đều cao và bền cơ học. Khả năng sản xuất hàng loạt có tác động lớn đến giá cả và làm cho SPE rẻ hơn và thuận tiện cho việc xác định kim loại nặng.
Công nghệ in cho phép sản xuất 1 loại điện cực so sánh không cần bảo dưỡng, giúp việc chuẩn bị hệ thống để phân tích kim loại nặng nhanh hơn và đơn giản hơn. Với công nghệ này, bạn không cần phải làm đầy điện cực so sánh hoặc làm sạch cảm biến sau khi hoàn thành việc phân tích. Việc tích hợp 3 điện cực (làm việc, so sánh và bổ trợ - xem Hình 1) trên 1 nền duy nhất cùng với thiết bị nhỏ gọn tương ứng sẽ hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển đến điểm lấy mẫu và xác định kim loại nặng tại chỗ.
Cách đơn giản và nhanh nhất để biến tính các đặc tính của điện cực in để phát hiện kim loại nặng là phủ (in situ hoặc ex situ) một màng kim loại (bismuth hoặc thủy ngân) bằng kỹ thuật điện hóa lên trên điện cực làm việc. Phương pháp này cho phép sử dụng linh hoạt các loại cảm biến đơn SPE (ví dụ: carbon) cho một loạt các ứng dụng.
Nếu bạn muốn tìm hiểu về các cách sử dụng khác cho SPE, hãy đọc bài viết khác của chúng tôi:
Điện cực in phủ màng thủy ngân
Màng thủy ngân trên điện cực làm việc carbon bao gồm một lớp thủy ngân rất mỏng được hấp phụ trên bề mặt điện cực. Các cơ chế tích tụ và tách lớp cũng giống như các cơ chế xảy ra ở điện cực giọt thủy ngân thông thường.
Điện cực in phủ màng Bismuth
Vì bismuth không độc nên có hai phương pháp thân thiện với môi trường để chuẩn bị màng bismuth: mạ in situ và mạ ex situ. Với phương pháp mạ ex situ, màng bismuth được chuẩn bị trong một dung dịch riêng biệt trước khi tiến hành phân tích. Sau đó, điện cực đã biến tính được rửa bằng nước siêu sạch và có thể sử dụng để tiến hành phân tích.
Các điện cực in chỉ có thể được sử dụng cho một số lượng phép đo giới hạn và phải được thay thế định kỳ. Tuổi thọ và tần suất thay thế phụ thuộc vào loại điện cực và ứng dụng.
Hiện nay, các điện cực in cho phép xác định đồng thời cadimi và chì tại chỗ. Do đó, dưới đây tôi sẽ trình bày một phương pháp xác định cadimi và chì bằng cách sử dụng điện cực in carbon Metrohm DropSens 11L với màng thủy ngân.
Ngoài việc xác định cadimi và chì, một phương pháp sử dụng màng bismuth ex situ cho niken và coban sẽ được giới thiệu. Cả hai phép đo (cadimi và chì, cũng như niken và coban) đều có thể được thực hiện với thiết bị phân tích VA di động 946 (phiên bản dành cho điện cực in (SPE), Hình 2) hoặc với bất kỳ Metrohm VA Stand sử dụng trục gắn điện cực in (Hình 3 ).
Để biết thêm thông tin về Thiết bị phân tích VA di động 946, hãy nhấp vào liên kết bên dưới.
Với trục gắn điện cực, giờ đây bạn có thể sử dụng các điện cực in với bất kỳ Metrohm VA Stand nào. Cho dù bạn đang thực hiện phân tích Vôn-Ampe hàm lượng vết hay bạn muốn tìm hiểu về các lĩnh vực ứng dụng mới với cảm biến đã biến tính của riêng mình, trục gắn điện cực cho phép sử dụng SPE một cách đơn giản.
Tìm hiểu thêm về trục gắn điện cực cho SPE trong flyer miễn phí của chúng tôi.
Flyer: Electrode shaft for screen-printed electrodes – Screen-printed electrodes for VA Analysis
Cadmium và chì là những nguyên tố độc hại và nồng độ của chúng trong nước uống cần phải được theo dõi. Các giá trị hướng dẫn tạm thời trong «Hướng dẫn về chất lượng nước uống» của Tổ chức Y tế Thế giới là nồng độ tối đa 3 µg/L đối với cadimi và 10 µg/L đối với chì. The Điện cực in carbon Metrohm DropSens 11L được phủ màng thủy ngân bên ngoài cho phép xác định đồng thời cadimi và chì trong các mẫu nước uống (Hình 4).
Sử dụng thiết bị phân tích VA di động 946 với thời gian lắng động 90 giây có thể đạt được giới hạn phát hiện (LOD) là 0.3 µg/L cho cả hai kim loại. Điều này là quá đủ để theo dõi theo Các giá trị hướng dẫn tạm thời của WHO.
Độ lệch chuẩn tương đối cho 5 phép đo trong dung dịch chuẩn kiểm tra với β(Cd) = 2 µg/L và β(Pb) = 2µg/L là 14% và 12%, và tỷ lệ thu hồi là 88% và 82% tương ứng với cadimi và chì.
Để biết thêm thông tin, hãy tải xuống Ghi chú Ứng dụng miễn phí của chúng tôi bên dưới.
3. Ứng dụng Vôn-Ampe hòa tan hấp phụ xác định niken và coban
Niken và coban có thể được thải trực tiếp hoặc qua đường nước thải - sông vào hệ thống nước uống. Tại EU, luật quy định 20 µg/L là giá trị giới hạn cho nồng độ niken trong nước uống.
Việc xác định niken và coban đồng thời và đơn giản dựa trên phép đo Von-Ampe hòa tan hấp phụ (Adsorptive stripping voltammetry - AdSV) dùng dimethylglyoxime (DMG) làm chất tạo phức. Trước lần xác định đầu tiên, Metrohm DropSens 11L carbon SPE phải được biến tính bằng màng bismuth theo phương pháp ex situ. Các đặc tính độc đáo của màng Bi không độc hại kết hợp với AdSV tạo ra hiệu quả tuyệt vời về độ nhạy. Khi sử dụng thiết bị phân tích VA di động 946 giới hạn phát hiện trong thời gian tích góp 30 giây là khoảng 0,4 µg/L đối với niken và 0,2 µg/L đối với coban và có thể được hạ thấp hơn nữa bằng cách tăng thời gian tích góp.
Cảm biến dùng một lần, không cần bảo trì như đánh bóng cơ học hoặc làm sạch cơ học. Phương pháp này phù hợp nhất cho các hệ thống thủ công.
Độ lệch chuẩn tương đối cho ba phép đo liên tiếp trong dung dịch chuẩn kiểm tra (β(Ni) = 2 µg/L β(Co) = 2µg/L) tương ứng là 7% và 8% và tỷ lệ thu hồi là 100% đối với niken và 94% đối với coban.
Để biết thêm thông tin, hãy tải xuống Ghi chú Ứng dụng miễn phí của chúng tôi.
Các tính năng quan trọng
của điện cực in:
- Điện cực rắn nhỏ, bền cơ học, rẻ tiền, không cần bảo trì
- Giá đỡ điện cực phù hợp với tất cả các Metrohm VA Stands
- Giá đỡ điện cực kháng dung dịch
- Thay đổi SPE nhanh chóng và dễ dàng
- Xác định đồng thời Ni và Co, cũng như Cd và Pb
- Giới hạn phát hiện trong phạm vi μg/L thấp và thậm chí ng/L cao
