一種快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑、製備方法和應用的製作方法

2023-06-11 00:07:31 3

專利名稱：一種快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑、製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測鉛的聚合物基檢測試劑、製備方法和應用，屬於分析技術領域。
背景技術：
鉛是一種廣泛存在於生活環境中的重金屬，從開採到成品使用，與之相關的專業達百餘種。鉛對環境的汙染，主要是由冶煉、製造和使用鉛製品的工礦企業，尤其是來自有色金屬冶煉過程中所排出的含鉛廢水、廢氣和廢渣造成的，另外汽車尾氣中的四乙基鉛也成為大氣中的主要鉛汙染源，此外，建築業中油漆塗料、食品加工業及美容護膚品中使用的鉛也都對人類的生存健康構成了威脅。 鉛是一種毒性很大的金屬，可對許多人體器官帶來不良影響，特別是對人的肺、腎臟、生殖系統、心血管系統、神經系統。急性鉛中毒可引發胃疼，頭痛，神經性煩躁，嚴重時可致人死亡，慢性鉛中毒可引發腎損傷、不育、流產、高血壓、鉛腦病、多發性神經炎、溶血性貧血等。由於鉛的毒性和汙染特點，對鉛在環境中的標準值要求很高，特別是西方發達國家對鉛的使用有嚴格的限制。我國是鉛的生產大國和消費大國，鉛對環境的汙染問題不容忽視。目前鉛的檢測方法主要是雙硫腙比色法，原子吸收光譜法，電化學分析法等方法，但這些方法所需儀器、操作步驟都比較複雜，不適合現場快速檢測。

發明內容
本發明目的是解決現有對水體中重金屬鉛的常用的分析方法不適合快速檢測或使用受到一定限制的問題，提供一種適用範圍較廣的快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑的製備方法和應用。本發明提供的快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑，是採用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚合物為基材膜，經表面光接枝在表面覆蓋一層N-乙烯基吡咯烷酮、羥基化的3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷納米粒子，並在納米粒子上負載有十二烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇和檸檬酸的混合物，在混合物上負載有雙硫腙和戊二醛顯色劑。具體製備方法依次包括(I)聚合物膜表面的光接枝以二苯甲酮(質量濃度為乳液的O. 5%)為光引發齊U，用以N-乙烯基吡咯烷酮、N，N』_亞甲基雙丙烯醯胺的水溶液為水相，水相中單體質量濃度為10%-30%，單體與交聯劑的摩爾比為20 1-30 1，以3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、正癸烷為油相，N-乙烯基吡咯烷酮與3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的摩爾比為I : 1-2 1，司班與吐溫為表面活性劑，組成反相微乳液，司班與吐溫的質量比為1.5 : 1-3 : 1，油水質量比為4 6-7 3，將聚合物膜在上述微乳液的浸泡下在高壓汞燈(IKW)下輻照30分鐘，將接枝膜在丙酮中反覆超聲，清洗，再用去離子水反覆超聲，清洗，晾乾；
(2)聚合物接枝膜的水解把接枝了 N-乙烯基吡咯烷酮、3_(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的聚合物膜於70°C下95%乙醇溶液中水解12小時；(3)預處理液的配製將十二烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇、檸檬酸溶解在去離子水中，每200毫升的去離子水中溶解十二烷基三甲基溴化銨I. 49克，聚乙烯醇O. 89克，檸檬酸21. 01克溶解；(4)聚合物膜的預處理把接枝了 N-乙烯基吡咯烷酮、3_(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的聚合物膜在上述預處理液中浸泡60秒，取出晾乾；(5)顯色劑溶液配製以四氫呋喃為溶劑，配製成雙硫腙濃度為O. 1% -O. 5%，戊二醛濃度為2%的顯色劑溶液；(6)浸泡把(4)中經過預處理的聚合物膜放入上步配製的顯色劑溶液中，常溫，使聚合物膜得到充分浸泡，時間30分鐘，取出晾乾，再次浸泡，晾乾，如此重複三次。 上述司班包括司班20、司班40、司班60、司班80,吐溫包括吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80。該聚合物基檢測試劑在檢測中的具體應用步驟包括(I)待測樣品溶液準備以pH為8. 5的3-(N-嗎啉基)丙磺酸(MOPS)緩衝液為PH調節劑，將含鉛化合物用去離子水配成濃度在l-20ppm間的待測樣品溶液備用；(2)標準色階製備以pH為8. 5的3- (N-嗎啉基)丙磺酸(MOPS)緩衝液為pH調節劑，將氯化鉛用去離子水配成濃度為IOppm, 5ppm, Ippm的標準水溶液,將製備的聚合物膜與不同濃度的標準鉛離子溶液顯色反應，得到不同濃度下的顏色變化，作為標準色階；(3)檢測將製備的聚合物基檢測試劑放在白色的背景下，用滴管吸取待測溶液滴加到聚合物膜上，日光下放置反應10-120秒後，與標準色階對照，得到檢測結果。本發明的一種檢測鉛的聚合物基檢測試劑，檢測精確度高，重複性好，操作簡單，能夠很方便、快速地用於食品、水等樣品中鉛的監控，避免了使用傳統的大型儀器，成本低，具有良好的使用前景。
具體實施例方式以下列舉較好的實施例對本發明進行詳細說明，但是本發明的實現不限於以下實例。實施例I聚合物基檢測試劑的製備，包括(I)聚合物膜表面的光接枝以二苯甲酮為光引發劑，用N-乙烯基吡咯烷酮、N，N』 -亞甲基雙丙烯醯胺的水溶液為水相，3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、正癸烷為油相，司班20與吐溫60為表面活性劑組成的反相微乳液，其中二苯甲酮在乳液中的質量濃度為O. 5%，水相中N-乙烯基吡咯烷酮濃度為20%，N-乙烯基吡咯烷酮與N，N』-亞甲基雙丙烯醯胺的摩爾比為30 1，油相中3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷與N-乙烯基吡咯烷酮的摩爾比為I : 1，表面活性劑在油相中的濃度為20%，司班20與吐溫60的質量比為2 1，油水比為6 4，經機械攪拌形成均勻的微乳液，將對苯二甲酸乙二醇酯聚合物膜置於直徑大小為8釐米的培養皿中，在10毫升上述微乳液的浸泡下在高壓汞燈(IKW)下輻照30分鐘，將接枝膜在丙酮中反覆超聲，清洗，再用去離子水反覆超聲，清洗，晾乾；
(2)聚合物接枝膜的水解把接枝了 N-乙烯基吡咯烷酮-3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的聚合物膜於70°C下95%乙醇溶液中水解12小時；(3)預處理液的配製預處理液是將十二烷基三甲基溴化銨I. 49克，聚乙烯醇
O.89克，檸檬酸21. 01克溶解在200毫升的去離子水中製得；(4)聚合物膜的預處理把接枝了 N-乙烯基吡咯烷酮，3_(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷並水解後的對苯二甲酸乙二醇酯聚合物膜在上述預處理液中浸泡60秒，取出晾乾；(5)顯色劑溶液配製以四氫呋喃為溶劑，配製成雙硫腙濃度為O. 1%，戊二醛濃度為2%的顯色劑溶液； (6)浸泡把(3)中經過預處理的聚合物膜放入上步配製的顯色劑溶液中，常溫，使聚合物膜得到充分浸泡，時間30分鐘，取出晾乾，再次浸泡，晾乾，如此重複三次；(7)成品及保存上步中晾乾後的聚合物膜即為快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑成品，將其剪切成長2cm、寬Icm的聚合物片，放在避光乾燥處保存。實施例2按照實施例I製備方法，微乳液中水相裡單體濃度取30%，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑。實施例3按照實施例I製備方法，微乳液中油相裡3_(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷取與N-乙烯基吡咯烷酮的摩爾比為I : 2，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑。實施例4按照實施例I製備方法，微乳液中表面活性劑司班20和吐溫60的質量比取3 1，油水比取7 3，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑。實施例5按照實施例I製備方法，微乳液中表面活性劑取司班60和吐溫80，質量比取3 1，油水比取5 5，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物膜。實施例6按照實施例I製備方法，單體採用丙烯醯胺，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑。實施例7按照實施例I製備方法，聚合物膜採用乙烯-醋酸乙烯共聚物，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物膜。實施例8按照實施例I製備方法，聚合物膜採用聚丙烯，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑。實施例9按照實施例I製備方法，雙硫腙濃度取O. 5 %，浸泡時間取20分鐘，其餘條件不變，製得快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑。實施例10
稱取O. 0134克氯化鉛，溶於100毫升去離子水中，配成IOOppm的鉛離子溶液，以pH為8. 5的MOPS緩衝液為pH調節劑，把IOOppm的氯化鉛溶液用去離子水稀釋至15ppm，混勻後待測。將製備的聚合物基檢測試劑放置在白色背景上，用一次性滴管吸取約O. 5毫升待測的15ppm的鉛離子溶液滴加到聚合物膜上，室溫下放置反應60秒，觀察顏色變化，顏色由綠色變為桔紅色，並與標準色階對照。實施例11 按照實施例10製備方法，待測鉛離子溶液濃度取2ppm滴加到聚合物基檢測試劑上，其餘條件不變，觀察顏色由綠色變為桔紅色，並與標準色階對照。
權利要求
1.一種快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑，其特徵在於，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合物為基材膜，經表面光接枝在表面覆蓋一層N-乙烯基吡咯烷酮、羥基化的3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷納米粒子，並在納米粒子上負載有十二烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇和檸檬酸的混合物，在混合物上負載有雙硫腙和戊二醛顯色劑。
2.權利要求I的一種快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑的製備方法，其特徵在於， (1)聚合物膜表面的光接枝以二苯甲酮為光引發劑，用以N-乙烯基吡咯烷酮、N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺的水溶液為水相，水相中單體質量濃度為10% -30%，單體與交聯劑的摩爾比為20 1-30 1，以3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、正癸烷為油相，N-乙烯基吡咯烷酮與3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的摩爾比為I : 1-2 1，司班與吐溫為表面活性劑，組成反相微乳液，司班與吐溫的質量比為1.5 1-3 1，油水質量比為4:6-7: 3，將聚合物膜在上述微乳液的浸泡下在高壓汞燈下輻照30分鐘，將接枝膜在丙酮中反覆超聲，清洗，再用去離子水反覆超聲，清洗，晾乾； (2)聚合物接枝膜的水解把接枝了N-乙烯基吡咯烷酮、3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的聚合物膜於70°C下95%乙醇溶液中水解12小時； (3)預處理液的配製將十二烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇、檸檬酸溶解在去離子水中，每200毫升的去離子水中溶解十二烷基三甲基溴化銨I. 49克，聚乙烯醇O. 89克，檸檬酸21. 01克溶解； (4)聚合物膜的預處理把接枝了N-乙烯基吡咯烷酮、3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷的聚合物膜在上述預處理液中浸泡60秒，取出晾乾； (5)顯色劑溶液配製以四氫呋喃為溶劑，配製成雙硫腙濃度為O.1% -O. 5%，戊二醛濃度為2%的顯色劑溶液； (6)浸泡把(4)中經過預處理的聚合物膜放入上步配製的顯色劑溶液中，常溫，使聚合物膜得到充分浸泡，時間30分鐘，取出晾乾，再次浸泡，晾乾，如此重複三次。
3.按照權利要求2的方法，其特徵在於，司班包括司班20、司班40、司班60、司班80，吐溫包括吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80。
4.權利要求I的一種快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑的應用方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)待測樣品溶液準備以PH為8.5的3-(N-嗎啉基)丙磺酸(MOPS)緩衝液為pH調節劑，將含鉛化合物用去離子水配成濃度在l_20ppm間的待測樣品溶液備用； (2)標準色階製備以pH為8.5的3- (N-嗎啉基)丙磺酸(MOPS)緩衝液為pH調節劑，將氯化鉛用去離子水配成濃度為10ppm，5ppm，Ippm的標準水溶液，將製備的聚合物膜與不同濃度的標準鉛離子溶液顯色反應，得到不同濃度下的顏色變化，作為標準色階； (3)檢測將製備的聚合物基檢測試劑放在白色的背景下，用滴管吸取待測溶液滴加到聚合物膜上，日光下放置反應10-120秒後，與標準色階對照，得到檢測結果。
全文摘要
本發明公開了一種快速檢測重金屬鉛的聚合物基檢測試劑、製備方法和應用，屬於分析技術領域。聚合物基檢測試劑為以PET聚合物為基材膜，經表面光接枝在表面覆蓋一層N-乙烯基吡咯烷酮、羥基化的3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷納米粒子，並在納米粒子上負載十二烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇和檸檬酸混合物，混合物上負載有雙硫腙和戊二醛顯色劑。製備方法是基材膜經表面光接枝覆蓋一層未羥基化的納米粒子，然後水解，經預處理，並在其上負載顯色劑。其應用為將標準溶液與聚合物基檢測試劑反應得到標準色階，將待測液與檢測試劑反應並與標準色階比照，即可。本發明聚合物基檢測試劑，檢測精度高，重複性好，操作簡單，成本低。
文檔編號G01N21/78GK102788788SQ201110130760
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者吳萬玲, 楊萬泰, 趙京波, 馬育紅 申請人:北京化工大學