现代水检测技术电化学分析法概述资料
《水和废水监测分析方法》第四版 增补版
水和废水监测分析方法第四版增补版引言水和废水监测分析方法是确保水质安全和环境保护的一项重要工作。
随着科学技术的发展和水污染的日益严重，不断有新的水和废水监测分析方法问世，以适应不同环境条件和不同污染物的检测需求。
本文档为《水和废水监测分析方法》第四版的增补版，将介绍一些新的监测分析方法。
新的水和废水监测分析方法1. 高效液相色谱法高效液相色谱法是一种快速、灵敏且准确的水和废水分析方法。
它通过将样品溶解在有机溶剂中，然后在色谱柱中进行分离和检测。
与传统的气相色谱法相比，高效液相色谱法在样品准备过程中不需要蒸馏，减少了操作步骤和时间。
此外，高效液相色谱法还可以同时分析多种污染物，提高了分析效率。
2. 气相色谱-质谱联用法气相色谱-质谱联用法结合了气相色谱和质谱技术的优势，可以快速、准确地分析水和废水中的有机污染物。
该方法基于样品的挥发性，先通过气相色谱将样品分离，再通过质谱对分离的化合物进行定性和定量分析。
这种联用方法在检测微量有机污染物方面具有很高的灵敏度和选择性。
3. 电化学分析法电化学分析法是一种基于电化学原理进行水和废水监测的方法。
它利用电极与样品间的电化学反应来测量样品中的化学物质。
常用的电化学分析法包括电位法、电流法和阻抗法等。
电化学分析法具有操作简便、快速和准确的特点，适用于对水和废水中的金属离子、有机物和无机物等进行定量分析。
4. 光谱分析法光谱分析法是一种通过测量样品与光的相互作用来确定样品中化学物质的方法。
常见的光谱分析法包括紫外-可见吸收光谱和红外光谱等。
紫外-可见吸收光谱可以用于测定水和废水中的有机物和无机物的浓度，而红外光谱可以用于分析样品中的有机物的结构。
5. 生物传感器生物传感器是利用生物体、细胞或生物分子对特定物质作出反应，并将其转化为可测量的信号的一种分析工具。
生物传感器可以用于快速检测水和废水中的微生物、有机物和重金属等污染物。
其优势包括灵敏度高、选择性好和快速响应。
水质污染分析方法
水质污染分析方法1. 概述水是人类生活中不可或缺的重要资源，然而，由于人类活动的影响和环境污染的日益加剧，水质污染已经成为一个全球性的问题。
水质污染的分析方法对于保护水资源、维护人类健康至关重要。
本文将介绍几种常用的水质污染分析方法及其原理与应用。
2. 化学分析法化学分析法是水质污染分析中最常用的方法之一。
它通过定量测定水样中各种污染物的浓度来评估水质情况。
常用的化学分析方法包括光谱分析、电化学分析和色谱分析等。
2.1 光谱分析光谱分析是利用物质对电磁辐射的吸收、发射、散射等现象进行分析的方法。
在水质污染分析中，常用的光谱分析方法包括紫外-可见光谱分析和红外光谱分析。
紫外-可见光谱分析常用于有机物和无机离子的浓度测定，而红外光谱分析则可用于有机物的结构分析。
2.2 电化学分析电化学分析利用电化学电位的变化来测定水质中各种离子物质的浓度。
电化学分析常用的方法包括电导法、电位差滴定法和循环伏安法等。
其中，电导法适用于测定水质中的离子浓度，而循环伏安法常用于有机物的浓度测定。
2.3 色谱分析色谱分析是一种层析分离技术，通过不同物质在固定相与流动相之间的相互作用来实现物质的分离和浓度测定。
在水质污染分析中，气相色谱法和液相色谱法是常用的方法之一。
气相色谱法常用于有机污染物的分析，而液相色谱法适用于有机化合物、无机离子和生物大分子的分析。
3. 生物学分析法生物学分析法是通过利用生物学反应来检测和评估水质中的生物学特性的方法。
常用的生物学分析方法包括细菌培养法、生物传感器法和生物显微镜观察等。
3.1 细菌培养法细菌培养法是一种常用的水质污染分析方法，通过将水样接种在特定培养基上，并经过一定时间的培养，观察培养基上是否产生菌落来判断水质是否受到细菌污染。
该方法适用于对水中细菌污染的快速检测。
3.2 生物传感器法生物传感器利用生物体或其组织、细胞的特异性反应和信号传递来检测和测定水样中的污染物。
生物传感器法在水质分析中具有高灵敏度和高选择性的优势。
第一节 电化学分析法
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响应机理
纯SiO2石英玻璃没有可供离子交换 的电荷点
当加入碱金属的氧化物后，使部分 Si－O键断裂，生成带负电荷的Si－ O骨架，在骨架的网络中是活动能 力强的M＋离子。
H＋ ＋ Na＋Gl- ↔ H＋Gl- ＋ Na+
在玻璃膜表面形成一层水化凝胶层。 使用前需活化
充分浸泡，24小时以上
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电位终点的确定
绘制E-V曲线 用加入滴定剂的
体积（V）作横坐标， 电动势读数（E）作 纵坐标，绘制E-V曲 线，曲线上的转折 点即为化学剂量点。 简单、准确性稍差。
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绘（△E/ △V)-V曲线 法
△E/ △V为E的 变化值与相对应的 加入滴定剂的体积 的增量的比。
曲线上存在着极 值点，该点对应着 E-V 曲线中的拐点。
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2、氧化还原滴定 指示电极： 一般为铂电极
参比电极：甘汞电极
3、沉淀滴定
指示电极：根据不同的沉淀反应来采
用不同的指示电极.如：硝酸盐标准溶液滴定 卤素 可用银
电极做指示电极 。
参比电极：双盐桥甘汞电极
4、络合电极
指示电极：铂电极
参比电极：甘汞电极
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2.3电位法测量仪器
原理：将参比电极、指示电极和测量仪器构成回路来测量组成的 原电池的电动势而实现的。
电位分析法根据测量方 式可分为：直接电位法、 电位滴定法。
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电极电位
金属片插入溶液中时，金属表面晶格上的离子，受到 极性水分子的吸引，有脱离金属表面进入溶液形成水 合离子的趋势，金属表面由于电子过剩而带负电而溶 液相带正电。溶液中的金属离子亦有由溶液相进入金 属相而使电极表面带正电的趋势。
金属离子总是从电化学势较高的相转入电化学势较低
电化学分析法
E膜 = E外 - E内 = 0.059 lg( a1 / a2） 如果: a1= a2 ，则理论上E膜=0，但实际上E膜≠0
产生的原因: 玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力以及 机械和化学损伤的细微差异所引起的。长时间浸泡后 （24hr）恒定（1～30mV）；
讨论:
（4）高选择性 ：膜电位的产生不是电子的得失。其它离 子不能进入晶格产生交换。当溶液中Na+浓度比H+浓度高 1015倍时，两者才产生相同的电位； （5） 酸差：测定溶液酸度太大（pH<1）时, 电位值偏离 线性关系，产生误差；
为：
zi RT zj E膜 K ln ai K ij (a j ) nF
内参比溶液: Ca2+水溶液。 液膜(内外管之间)： 0.1mol/L二癸基磷酸钙(液体离子 交换剂)的苯基磷酸二辛酯溶液。 其极易扩散进入微孔膜，但不溶 于水，故不能进入试液溶液。 二癸基磷酸根可以在液膜-试液两相界面间来回迁移，传递
钙离子，直至达到平衡。由于Ca2+在水相（试液和内参比溶液）
中的活度与有机相中的活度差异，在两相之间产生相界电位。 钙电极适宜的pH范围是5～11，可测出10-5 mol/L的Ca2+ 。
0.1 内参比溶液： mol/L NaCl + 0.1 mol/L NaF 混合 溶液F-用来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内 参比电极的电位。
原理:
LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F-可 以移入晶格邻近的空穴而导电。对于一定的 晶体膜，离子的大小、形状和电荷决定其是 否能够进入晶体膜内，故膜电极一般都具有 较高的离子选择性。
4.敏化电极
敏化电极：
气敏电极、酶电极、细菌电极
化学分析方法的电化学检测技术
化学分析方法的电化学检测技术电化学检测技术是一种基于电化学原理的分析方法，被广泛应用于化学分析领域。
它通过测量样品中的电荷转移过程或者电流-电势关系，从而获得有关化学物质性质的信息。
本文将介绍一些常见的电化学检测技术及其原理，并探讨其在化学分析方法中的应用。
一、电化学方法概述电化学方法是一类通过电化学反应或者电化学信号来分析化学物质的方法。
电化学反应可以分为两类：化学反应中涉及电子转移的过程称为电子转移反应，而离子在电解质溶液中的迁移过程则称为离子迁移反应。
根据电化学反应的类型，可以进一步划分为电位滴定方法、极谱法、电化学阻抗法等。
二、电位滴定方法电位滴定方法是一种基于电化学滴定技术的分析方法。
它通过在滴定过程中测量滴定电势的变化来判断反应的终点。
在电位滴定中，参比电极和滴定电极被浸入待测溶液中，在外加电位的作用下，待测物与滴定剂发生反应。
滴定剂的加入造成电势的变化，当反应接近终点时，电势发生剧烈变化，这时滴定可以停止。
电位滴定方法可以用于酸碱滴定、氧化还原滴定等分析。
三、极谱法极谱法是一种基于电极电流与电极电势关系的分析方法。
在极谱法中，分析物被以一定的电位施加在工作电极上，通过测量电极上的电流变化，可以推断出溶液中的分析物的浓度或者性质。
常见的极谱法包括线性扫描伏安法、循环伏安法、方波伏安法等。
四、电化学阻抗法电化学阻抗法是一种通过测量交流电信号在电解质溶液中传播的阻力大小，从而判断溶液中的分析物性质的方法。
当外加交流电信号通过电解质溶液时，系统会产生电化学阻抗。
根据电化学阻抗的大小，可以反推出溶液中的电极界面特性、电极速度常数等信息。
电化学阻抗法常用于测定电极反应的动力学参数，如电荷传输系数、电阻、电容等。
五、电化学检测技术的应用电化学检测技术具有许多优点，例如响应快速、灵敏度高、选择性好等，因此被广泛应用于化学分析领域。
在环境监测中，电化学检测技术可以用于水质分析和大气污染监测。
在食品安全领域，电化学检测技术可以用于检测有害物质的残留。
现代分析-2010-16(电化学分析)
《现代材料分析技术》
3. 电极的极化
若一电极的电极反应可逆， 若一电极的电极反应可逆，通过电极的电流非常 电极反应在平衡电位下进行该电极称为可逆电 小，电极反应在平衡电位下进行该电极称为可逆电 等都可近似为可逆电极。 极。如Ag|AgCl等都可近似为可逆电极。 等都可近似为可逆电极 只有可逆电极才满足能斯特方程。 只有可逆电极才满足能斯特方程。 当较大电流通过电池时， 当较大电流通过电池时，电极电位将偏离可逆 电位，不在满足能斯特方程，电极电位改变很大， 电位，不在满足能斯特方程，电极电位改变很大， 而电流变化很小，这种现象称为电极极化 电极极化。 而电流变化很小，这种现象称为电极极化。电池的 两个电极均可发生极化。 两个电极均可发生极化。
《现代材料分析技术》
三、电化学分析法分类
按测量的电化学参数分类: 按测量的电化学参数分类: 电导分析法： 电导分析法：测量电导值 电位分析法： 电位分析法：测量电动势 电解(电重量)分析法： 电解(电重量)分析法：测量电解过程电极上析出物重量 库仑分析法： 库仑分析法：测量电解过程中的电量 伏安分析： 伏安分析：测量电流与电位变化曲线 极谱分析： 极谱分析：使用滴汞电极时的伏安分析
电化学极化：由某些动力学因素引起的。 电化学极化：由某些动力学因素引起的。若电化学反 应的某一步反应速度较慢，为 克服反应速度的障碍 应的某一步反应速度较慢， 能垒，需多加一定的电压。 能垒，需多加一定的电压。这种由反应速度慢所引 起的极化称为化学极化或动力学极化。 起的极化称为化学极化或动力学极化。
《现代材料分析技术》
（2）绘（△E/ △V)-V曲线法 ） 曲线法
△E/ △V为E的变化值与 为 的变化值与 相对应的加入滴定剂的体积 的增量的比。 的增量的比。 曲线上存在着极值点， 曲线上存在着极值点， 该点对应着E-V 曲线中的拐 该点对应着 点。
水和废水监测分析方法第四版增补版
水和废水监测分析方法第四版增补版水和废水的监测分析是环境保护和水资源管理的重要组成部分。
随着社会经济的快速发展和工业化进程的加快，水资源的污染和短缺问题日益突出，因此对水和废水进行准确、全面的监测分析显得尤为重要。
本文将介绍水和废水监测分析的方法和技术，以期为相关领域的从业人员提供参考和指导。
一、水和废水采样方法。
1.1 采样点的选择。
水和废水的采样点应该根据实际情况选择，尽量覆盖整个监测区域，确保采样的全面性和代表性。
采样点的设置应该考虑到水体的流动方向、水质的变化、排放口位置等因素，以保证采样结果的准确性。
1.2 采样容器的选择。
在进行水和废水的采样时，应选择合适的采样容器，避免容器本身对水质产生影响。
一般情况下，应选择玻璃瓶或塑料瓶作为采样容器，并在采样前进行充分的清洗和消毒，以确保采样的准确性。
二、水和废水监测分析方法。
2.1 传统监测分析方法。
传统的水和废水监测分析方法包括物理性分析、化学性分析和生物性分析等。
物理性分析主要包括浊度、色度、温度等指标的测定；化学性分析主要包括pH值、溶解氧、化学需氧量（COD）、氨氮等指标的测定；生物性分析主要包括生物指标的测定。
这些方法在水和废水监测分析中具有重要的地位，但也存在着分析周期长、操作繁琐、准确性不高等缺点。
2.2 先进监测分析方法。
随着科学技术的不断发展，水和废水监测分析方法也得到了不断的改进和完善。
现代的水和废水监测分析方法主要包括光谱分析、色谱分析、质谱分析、电化学分析等。
这些方法具有分析速度快、准确性高、操作简便等优点，已经成为当前水和废水监测分析的主流方法。
三、水和废水监测分析技术。
3.1 光谱分析技术。
光谱分析技术是利用物质对光的吸收、散射、发射等特性进行分析的一种方法。
通过紫外-可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱等技术，可以对水和废水中的有机物、无机物、金属离子等进行快速、准确的监测分析。
3.2 色谱分析技术。
色谱分析技术是利用物质在固定相和流动相之间的分配行为进行分离和测定的一种方法。
电化学分析法
电化学分析法电化学分析法是一种广泛应用于化学领域的分析技术，它基于电化学原理，通过测定电化学反应产生的电流或电压来定量或定性分析物质的成分。
本文将介绍电化学分析法的原理、应用领域以及一些常见的技术和设备。
一、原理电化学分析法基于电化学反应的原理，其核心是电解质在电场中的行为。
在电化学分析中，通常涉及到两种主要类型的电化学反应：氧化还原反应和离子传递反应。
1. 氧化还原反应：氧化还原反应涉及电子的转移，其中一个物质被氧化（失去电子），而另一个被还原（获得电子）。
这些反应通常涉及电极上的电子流动，产生电流或电压信号。
电位差的测量可以用来定量分析样品中的成分。
2. 离子传递反应：离子传递反应涉及离子在电场中的迁移。
这种类型的反应通常涉及离子选择性电极，例如pH电极、离子选择性电极等。
离子的浓度变化可以通过电压信号来测量，从而进行定量分析。
二、应用领域电化学分析法在各种应用领域中都有广泛的用途，包括但不限于：1. 环境分析：电化学分析法可用于监测环境中的水质、空气质量和土壤污染物。
例如，它可以用于检测重金属离子、有机污染物和酸度等。
2. 化学工业：电化学分析法在化工生产中用于监测反应中的中间体和产物，以确保产品的质量和合规性。
3. 制药工业：药物的分析、质量控制和药物代谢研究都依赖于电化学分析法，以确保药物的纯度和活性。
4. 食品分析：电化学分析法用于检测食品中的添加剂、营养成分和有害物质，以确保食品的质量和安全。
5. 能源领域：电化学分析法在电池和燃料电池的研究中起着重要作用，用于分析电极材料、电解质和反应机制。
三、常见的电化学分析技术和设备电化学分析法涉及多种技术和设备，以下是其中一些常见的：1. 循环伏安法（Cyclic Voltammetry）：这是一种常用于研究氧化还原反应的技术，通过在电位上施加周期性波形来测量电流响应。
它可用于确定反应的动力学参数。
2. 安培法（Amperometry）：安培法通过测量在电化学反应中产生的电流来定量分析样品中的物质。
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2.1.1 电化学分析的特点与学习方法
1. 什么是电化学分析
应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学 性质来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或 电分析化学。
2. 电化学分析法的重要特征
（1）直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量， 在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参 与反应的化学物质的量。 （2）依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：如 电位、电导分析法； （3）依据应用方式不同可分为：直接法和间接法。
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2.电解与库仑分析法
电解分析： 在恒电流或控制电位 条件下，使被测物质在电极上析出，实 现定量分离测定目的的方法。 电重量分析法： 电解过程中在阴 极上析出的物质量通常可以用称重的方 法来确定。 库仑分析法： 依据法拉第电解定 律，由电解过程中电极上通过的电量确 定电极上析出的物质量的分析方法 电流滴定或库仑滴定： 恒电流下 电解产生的滴定剂与被测物作用。
第二章 电化学分析基础
Introduction to electro-chemical analysis
2.1.1 电化学分析 的特点与学习方法 2.1.2 电化学分析 法的类别 2.1.3 电化学分析 的应用领域
第一节 电化学分析法概 述
Generalization of electrochemical analysis
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2.1.3 电化学分析的应用领域
1.化学平衡常数测定
2.化学反应机理研究 3.化学工业生产流程中的监测与自动控制 4.环境监测与环境信息实时发布 5.生物、药物分析
6.活体分析和监测（超微电极直接刺入生物体内）
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内容选择
2.1 电化学分析概述
2.2 化学电池与电极电位 2.3 电极与电极类别 2.4 电极-溶液界面的传 质过程与类型
(1)电导分析法：测量电导值；
(2)电位分析法：测量电动势；
(3)电解分析法：测量电解过程电极上析出物重量；
(4)库仑分析法：测量电解过程中的电量；
(5)伏安分析：测量电流与电位变化曲线； (6)极谱分析：使用滴汞电极时的伏安分析。
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1. 电位分析法
电位分析法按应用方式可为两类 ： 直接电位法： 电极电位与溶液中电活 性物质的活度有关，通过测量溶液的电 动势，根据能斯特方程计算被测物质的 含量。 电位滴定：分析法用电位测量装置 指示滴定分析过程中被测组分的浓 度变化，通过记录或绘制滴定曲线 来确定滴定终点的分析方法。 研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法最 活跃的研究领域之一。
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2.Байду номын сангаас.2 电化学分析法的类别
电化学分析的分类方法 按IUPAC的推荐，可分为三类： (1)不涉及双电层，也不涉及电极反应。电导分析。 (2)涉及双电层，但不涉及电极反应。电位分析。
(3)涉及电极反应。电解、库仑、极谱、伏安分析等。
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习惯分类方法（按测量参数分类）：
重点掌握：原理、特点与应用
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5. 电化学分析的学习参考资料
(1)《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 (2)《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 (3)《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 (4) 《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等， 1991
结束
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3.极谱法与伏安分析
伏安分析：通过测定特殊条件下的电流 — 电压曲线来分析电解质的组成和含量的 一类分析方法的总称。 极谱分析：使用滴汞电极的一种特殊的 伏安分析法。
交流示波滴定装置
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4.电导分析
电导分析： 原理：依据溶液电导与电解质关系； 应用：高纯水质分析，酸雨监测。 高频电导分析： 特点：溶液与电极不直接接触。
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4. 电化学分析的学习方法
电化学分析方法繁多，应注意归纳总结。 共性问题： 溶液的电化学性质；电极性质；基本原理；一般来说， 溶液产生的电信号与检测对象的活度有关；应用均可分为 直接法和滴定(电化学装置作为终点显示装置)。 个性问题： （1）电位分析：离子选择电极与膜电位 （2）电流滴定：电解产生滴定剂 （3）极谱分析：浓差极化
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3. 电化学分析法的特点
（1）灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可以达到10-12mol· L-1数量级。 （2）电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中 的自动控制和在线分析。 （3）应用广泛 传统电化学分析：无机离子的分析； 测定有机化合物也日益广泛； 有机电化学分析；药物分析； 电化学分析在药物分析中也有较多应用。 活体分析。