Automatic Voltammetric System for Continuous Trace Metal Monitoring in Various Environmental Samples

Abstract

Some recent developments and results in the field of automatic monitoring of electrolabile concentration of zinc and iron in the low mg/L range in river water, drainage water, and waste water by use of solid dental amalgam electrode (DAM) as a working electrode are reviewed for three different geographical sites representing the mentioned matrixes. At all sites, voltammetric measurements were carried out continuously every 30 or 60 minutes for periods up to 4 months, and compared with total amounts of the metals found by ICP-MS on manually collected samples. In total, the observed concentration ranges analyzed was in the ranges of sub-mg/L to approximately 30 mg/L for zinc, and from approximately 1 mg/L to 150 mg/L. for iron. Results shows good calibration curves for the metals in the different matrixes (r 2 avg ¼ 0.99) with standard deviation within 5%. The voltammetric system showed good stability and gave reliable results which were in a reasonable agreement with ICP-MS measurements for all analyses when comparing the concentration trends. The frequency of maintenance varied from once a week in waste water samples to once a month in river water.

Utilização de eletrodos sólidos de amálgama para a determinação analítica de compostos orgânicos e inorgânicos

“…Além disto, a superfície sólida e compacta obtida pode ser empregada para a modificação com um filme de mercúrio depositado eletroquimicamente, ou com um menisco de mercúrio formado pelo simples contato do SAE com o mercúrio líquido. [36][37][38][39][40] A amalgamação natural é o procedimento preferível para a construção de eletrodos sólidos de amálgama de cobre (CuSAE), pois minimiza a formação de óxidos, que podem promover uma passivação da amálgama formada, prejudicando a sensibilidade analítica e a reprodutibilidade nas medidas voltamétricas.…”

“…O polimento mecâni-co, utilizando lixas finas e/ou alumina, remove camadas de óxidos que eventualmente possam ser formados na superfície eletródica e produz uma superfície extremamente lisa, compacta e robusta, podendo, assim, serem empregados em sistemas em fluxo e monitoramento on line. 34,38 Além disto, o intervalo de potencial para estes eletrodos, dependendo do eletrólito suporte empregado, pode apresentar valores mais negativos que aqueles observados sobre eletrodos de mercúrio, como verificado na Tabela 2.…”

“…Entretanto, recomenda-se que semanalmente o menisco seja completamente removido e um novo menisco seja formado, a fim de se prevenir eventuais problemas de contaminação ou passivação do menisco antigo e, também, a perda da reprodutibilidade e sensibilidade nas respostas voltamétricas. 21 Na ausência de interações específicas entre o analito e o metal da amálgama sólida, os picos voltamétricos obtidos sobre MF-MeSAE m-MeSAE são similares àqueles observados sobre a superfície de eletrodos de mercúrio, [21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39][40] como mostrado na Tabela 1. A deposição natural ou eletroquímica de mercúrio sobre uma superfície de SAE é preferível à deposição sobre um suporte metáli-co, pois o filme de mercúrio formado sobre o SAE apresenta maior estabilidade e melhor reprodutibilidade que os filmes depositados sobre outros suportes metálicos.…”

Determination of Manganese in Natural Media by Anodic Stripping Voltammetry Using a Rotating Solid Silver Amalgam Electrode

“…The dental amalgam electrode consisting of bare solid silver amalgam [42] is of particular interests due to the high overvoltage towards HER, which should make this electrode useful for manganese detection. An additional property observed with amalgam and mixed electrodes is an increased long time stability which in combination with the fact that they are environmental friendly makes them suitable for continuous monitoring in field equipment [43,44].…”

“…This solid electrode has already been used for the determination of several metals, like zinc, cadmium, lead, iron, cobalt nickel, thallium, chromium, bismuth, and copper, and have a wide potential window from around À 1.85 V to 0 V versus Ag/AgCl -KCl reference electrode [39,44] in, e.g., ammonium buffer solutions (pH 6.4). It is an environmental challenge to observe the contamination of manganese on-line and on-site during different natural phenomenon or human perturbation.…”