P31 - Voltammetrische Multielementsensorik zum simultanen und selektiven Nachweis von Metallionen

Event

17. Dresdner Sensor-Symposium 2024
2024-11-25 - 2024-11-27
Dresden

Band

Poster

Chapter

3. Umweltsensorik

Author(s)

J. Weißpflog, K. Trommer, A. Kick - Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V.,Waldheim/D

Pages

139 - 144

DOI

10.5162/17dss2024/P31

ISBN

978-3-910600-04-1

Price

free

Abstract

Die steigende Umweltbelastung durch Schwermetallionen und ihre Auswirkungen auf Ökosysteme und die menschliche Gesundheit machen präzise Analysemethoden zur Detektion von Metallionen in Umwelt- und Lebensmittelproben unabdingbar. Metallionen wie Cd(II), Pb(II), Cu(II) und Zn(II) reichern sich in natürlichen Wasserkreisläufen an und gelangen so in die Nahrungskette, was u.a. zur Anreicherung toxischer Metalle im menschlichen Körper führen kann [1]. Um den Gehalt solcher Metallionen verlässlich nachzuweisen und regulatorische Grenzwerte einzuhalten, sind innovative Analysemethoden erforderlich, die sowohl empfindlich als auch selektiv arbeiten und geringe untere Detektionsgrenzen ermöglichen. Eine vielversprechende Methode für den simultanen und selektiven Nachweis von Metallionen stellt die anodische Stripping-Voltammetrie (ASV) dar. Diese elektrochemische Technik bietet die Möglichkeit, Metallionen nach Voranreicherung bei leicht negativen Potentialen auf der Elektrodenoberfläche in Lösung abzutrennen. Bei anschließenden positiveren Potentialen finden die Stripping-Schritte statt, wobei die erhaltenen Peakpotentiale quantifiziert werden können. Nur Ionen, die in einem bestimmten Potentialbereich reduziert und wieder oxidiert werden können, sind durch die ASV nachweisbar. Nicht-metallische Ionen oder solche, die keine stabile Film-Bildung ermöglichen wie Na⁺ und K⁺ und nicht direkt elektrochemisch aktiv sind können daher nicht über ASV erfasst werden. Nachweisbare Metallionen besitzen die Fähigkeit, sich auf der Oberfläche der Elektrode abzusetzen, oft in Form von Filmen oder Legierungen. Die Legierungsbildung durch Bi(III) und Sb(III) ist bei voltammetrischen Untersuchungen entscheidend für eine höhere Sensitivität und Selektivität beim Nachweis von Metallionen. Bi(III) kann in-situ auf der Elektrodenoberfläche Legierungen mit Metallen wie Pb(II), Cd(II) und Zn(II) bilden, was die Signalstärke und Auf-lösung verbessert. Aufgrund seiner Stabilität und geringen Eigeninterferenz ist Bi(III) besonders geeignet für die Spurenanalyse und unterstützt eine effiziente Anreicherung von Metallionen auf der Elektrodenoberfläche. Sb(III) bildet ebenfalls stabile Legierun-gen, welche speziell bei Cd(II) und Pb(II) die Sensiti-vität erhöhen. Diese zeigen eine hohe Toleranz gegenüber O2 und mechanische Stabilität [2]. Zusätzlich fördern Goldelektroden oder -nanopartikel auf der Elektrodenoberfläche die Anreicherung von As(III) und Hg(II), da Gold starke Wechselwirkungen mit diesen Ionen eingeht [3].