一種用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法
2023-05-28 09:35:46 1
一種用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法，分別製備掩蔽劑溶液、顯色劑溶液、以及緩衝液，所述顯色劑溶液中顯色劑和水的質量體積比為（0.05~5g）：1L，所述顯色劑為苯基螢光酮類顯色劑，所述緩衝液為硼酸鹽緩衝溶液，製備所述掩蔽劑溶液包括如下步驟：a)稱取掩蔽劑；b)將所述掩蔽劑溶解於純水，得到預製液；以及c）在所述預製液中加入鹽酸，得到所述試劑包用掩蔽劑溶液。根據本發明實施例的用於檢測水質中鉛離子的試劑包用掩蔽劑溶液，由於在掩蔽劑溶液中加入濃鹽酸，可以在不影響試劑pH值的條件下更好的保存試劑，有利於減少試劑浪費，節約了資源。
【專利說明】一種用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及在線監測【技術領域】，更具體地說，涉及一種鉛離子的監測。
[0003]
【背景技術】
[0004]鉛是一種重要的工業原料，由於具有易於形成合金、可塑性好、耐腐蝕並能形成有色化合物等特性，在冶金、化工、材料科學等領域有著廣泛的研究與應用。鉛(II )同時也是一種能夠蓄積的有毒重金屬，具有不可降解性，可在環境中長期存在。鉛(II )的富集可對人體各組織產生毒副作用，造成神經系統、造血系統、消化系統、腎臟和酶系統的損傷，尤其對嬰幼兒及學齡前兒童智力發育危害極大。近年來，隨著我國材料工業和汽車工業的迅速發展，環境中鉛含量在不斷增加，鉛汙染對人類生存環境和人體健康構成較為嚴重的威脅。鉛的主要汙染源是蓄電池、冶煉、五金、機械、塗料和電鍍工業等排放的廢水。鉛是我國實施排放總量控制的指標之一。因此，準確監測水質鉛離子含量具有重要意義。
[0005]目前，對鉛離子的比色測定大多採用雙硫腙法，需要萃取操作，較為繁瑣，並且在現有方法中，使用有毒的萃取劑和掩蔽劑，不僅對人體有害，而且汙染環境。並且應用於在線監測時，由於過程繁瑣，萃取程度的不同，會給結果帶來較大影響。 [0006]
【發明內容】
[0007]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。
[0008]為此，本發明的一個目的在於提出一種用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法。
[0009]根據本發明實施例的用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法，分別製備掩蔽劑溶液、顯色劑溶液、以及緩衝液，其中，所述顯色劑溶液中顯色劑和溶劑的質量體積比為(0.05飛g):1L，苯基螢光酮類顯色劑，所述緩衝液為硼酸鹽緩衝溶液，製備所述掩蔽劑溶液包括如下步驟:a)稱取掩蔽劑；b)將所述掩蔽劑溶解於純水，得到預製液；以及c)在所述預製液中加入鹽酸，得到所述試劑包用掩蔽劑溶液。
[0010]本發明在掩蔽劑溶液中加入濃鹽酸，可以在不影響試劑pH值的條件下更好的保存試劑，有利於減少試劑浪費，節約了資源。
[0011]其中，所述掩蔽劑可以為檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、1，10—菲囉啉、鹽酸羥胺中的任意一種或多種，其中，尤其優選1，10—菲囉啉。經過本發明人的大量研究發現，這些掩蔽劑都能夠很好地掩蔽重金屬，從而可以有效地提高對鉛的選擇性。
[0012]此外，優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5^5g):(0.5~3)L;進一步優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5^2g): (0.5~2)L ;尤其優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為1.5g:1L。
[0013]優選地，在總量為1000ml的所述試劑包用掩蔽劑溶液中加入了 0.5^5ml的質量濃度為37%的濃鹽酸。如果鹽酸的添加量過多，則容易影響測試時的介質的pH值，而如果鹽酸的添加量過低，則難以起到增加掩蔽劑溶液的穩定性的效果。
[0014]所述苯基螢光酮類顯色劑包括二溴羥基苯基螢光酮或苯芴酮，所述顯色劑溶液中還含有增敏劑，所述增敏劑為十六烷基三甲基溴化銨。
[0015]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
[0016]【具體實施方式】
[0017]下面詳細描述本發明的實施例。需要說明的是，下面描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0018]首先，描述試劑包用掩蔽劑溶液及其製備方法。
[0019]根據本發明實施例的試劑包用掩蔽劑溶液中含有掩蔽劑、水和鹽酸。
[0020]本發明在掩蔽劑溶液中加入濃鹽酸，可以在不影響試劑pH值的條件下更好的保存試劑，有利於減少試劑浪費，節約了資源。
[0021]其中，所述掩蔽劑可以為檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、1，10—菲囉啉、鹽酸羥胺中的任意一種或多種，其中，尤其優選1，10—菲囉啉。經過本發明人的大量研究發現，這些掩蔽劑都能夠很好地掩蔽重金屬，從而可以有效地提高對鉛的選擇性。
[0022]此外，優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5飛g):(0.5~3)L;進一步優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5?):(0.5^2)L ;尤其優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為1.5g:1L。
[0023]優選地，在總量為1000ml的所述試劑包用掩蔽劑溶液中加入了 0.5^5ml的質量濃度為37%的濃鹽酸。如果鹽酸的添加量過多，則容易影響測試時的介質的pH值，而如果鹽酸的添加量過低，則難以起到增加掩蔽劑溶液的穩定性的效果。
[0024]此處，需要說明的是，既可以在預製業中加入37%的濃鹽酸，也可以根據具體情況加入不同濃度的鹽酸，只要最重定容後，所述鹽酸的濃度滿足上述範圍即可。
[0025]根據本發明實施例的試劑包用掩蔽劑溶液的製備方法，包括如下步驟:
a)稱取掩蔽劑；
b)將所述掩蔽劑溶解於純水，得到預製液；以及
c)在所述預製液中加入鹽酸，得到所述試劑包用掩蔽劑溶液。
[0026]其中，優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5~5g):(0.5~3) L ;進一步優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5^2g): (0.5~2) L ;尤其優選地，所述試劑包用掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為1.5g:1L。
[0027]其次，描述用於檢測水質中鉛離子的試劑包及其製備方法。[0028]根據本發明的用於檢測水質中鉛離子的試劑包，包括掩蔽劑溶液、顯色劑溶液、以及緩衝液。
[0029]其中，所述掩蔽劑溶液是根據上述任一實施例的掩蔽劑溶液，在此不再贅述。
[0030]此外，本發明實施例的掩蔽劑溶液適於和二甲酚橙顯色劑溶液、葉啉類顯色劑溶液、苯基螢光酮類顯色劑溶液、孔雀綠顯色劑溶液、以及偶氮類顯色劑溶液進行組合，以用於檢測水質中鉛離子。
[0031]下面，針對不同類顯色劑溶液，分別描述其組成和配置方法。
[0032]a) 二甲酚橙(XO)
二甲酚橙是微量分析中一種很重要的光度顯色劑，在PH 6.0的磷酸2醋酸2硼酸緩衝溶液中，二甲酚橙與鉛形成穩定的1:1紅色配合物，導致吸光度的增強。
[0033]XO化學名稱為3，3』_雙[N，N_二(羧甲基)氨基甲基]-鄰-甲酚磺酞，是金屬離子分析過程中最為常用的一種磺酞氨羧金屬顯色指示劑。
[0034]XO在不同的酸鹼條件下有不同的螯合體系(Chelating System)存在，因此當金屬離子與XO形成螯合物時也會以不同的方式進行螯合。
[0035]在P H = 1~6時，水溶液中XO分子多以H5L ^和H4L2 ^存在，在p H = 6時
XO的主要存在形式應該是H4L2 -，H5L -和H4L2 _。
[0036]待測溶液的吸光度隨P H值升高而增大，綜合考慮實驗測定的靈敏度以及試劑空白的吸光值等因素的影響，最終選擇P H = 6.0為適宜反應條件。
[0037]此外，在使用磷酸-醋酸-硼酸緩衝溶液(pH 6.0)。該緩衝溶液用濃度均為0.04 mol/L的磷酸、硼酸和醋酸混合配製而成，使用時用0.2 mol/L NaOH溶液在酸度計上調至pH 6.0。
[0038]b)卟啉類顯色劑
卟啉類試劑由於其特殊的光學性能而成為一種很有發展前景的有機顯色劑。作為有機顯色劑，卟啉具有超高的靈敏度，其摩爾吸光係數高達I X IO5~6 X IO5 L.mol _1?cnT1，因此，以卟啉類試劑作為顯色劑測定重金屬離子的研究引起了廣大科技工作者的廣泛關注。本發明中，利用卟啉易與鉛(II)生成1:1高穩定性配合物的化學特性，將卟啉類試劑應用於檢測水質中的鉛含量。
[0039]所述顯色劑溶液中顯色劑和溶劑的質量體積比為(0.05飛g):1L，所述顯色劑為卟啉類顯色劑，所述溶劑為(N ,N- 二甲基甲醯胺)。
[0040]另外，所述卟啉類顯色劑包括:四(4-甲氧基苯基)卟啉、四(4氯-3磺酸鈉苯基)卟啉、四(2 ,5-二氟苯基)卟啉、四(3-羥基苯基)卟啉、四(2，5-二氟苯基)卟啉、四(3 ,5-二溴-4-羥基苯)卟啉、四(4-磺酸基苯)卟啉、P四(4-吡啶)卟啉等。其中，上述卟啉類顯色劑可以單獨使用，也可以多種合併使用。
[0041]此外，在使用卟啉類顯色劑溶液時，可以使用硼酸鹽緩衝溶液，並將介質pH調整到弱鹼性條件下，例如pHfl0.5左右進行顯色反應。
[0042]c)苯基螢光酮類顯色劑
螢光酮類試劑是一種常見的金屬離子顯色劑，利用螢光酮試劑進行鉛(II)含量測定的條件要求簡單，即在鹼性介質、室溫下就能迅速完成鉛(II )與苯基螢光酮試劑的絡合顯色反應，顯色體系穩定，且加入表面活性劑對體系有較強的增敏作用。[0043]例如，可以在硼酸鹽緩衝介質中利用鉛(II )與二溴羥基苯基螢光酮在十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)存在下形成紅色絡合物的原理來測定水質中鉛(II )的含量。還可以在P H值為12.5?13.3的介質溶液中，Pb ( II )與苯荷酮的配陰離子及十六燒基三甲基溴化銨電離出的陽離子形成紫藍色三元配合物，可在O?8.0yg/ 25mL濃度範圍內準確測定微量鉛(II )含量。
[0044]作為苯基螢光酮類顯色劑，可以列舉5/_2硝基水楊基螢光酮、三甲氧基螢光酮、鄰氯基苯基螢光酮(σ -CPF)、鄰硝基苯基螢光酮(σ -NPF)等。其中，上述苯基螢光酮類顯色劑可以單獨使用，也可以多種合併使用。
[0045]另外，所述顯色劑溶液中顯色劑和水的質量體積比為(0.05飛g):1L)。
[0046]此外，在使用苯基螢光酮類顯色劑時，可以使用硼酸鹽緩衝溶液，並將介質pH調整到弱鹼性條件下，例如pHfl0.5左右進行顯色反應。
[0047]d)孔雀綠
Pb2 +與MG- KI能形成配合物，配合物的吸光度與Pb2 +濃度有關。研究表明，在pH
4.0時，Pb2 + - MG- KI在室溫下能迅速形成穩定的配合物，配合物在618nm處的吸光度隨Pb2 +濃度增加而下降，鉛的濃度在0.4-2.8mg/ L
範圍與負吸光度呈良好的線性關係，摩爾吸光係數為6.5 X IO4L.mol _1.cm_ 1 _相對偏差為2.5 %( η = 11)。該方法靈敏度高，重現性好，操作簡便、分析速度快，適合於工業廢水中鉛的快速測定。
[0048]所述緩衝液可以為酸性六次甲基四胺緩衝溶液。
[0049]e)偶氮類顯色劑
在強酸性條件下，鉛(II)可使偶氮類試劑褪色，且吸光度與鉛(II)濃度在一定範圍內呈線性相關。
[0050]常用的偶氮類試劑有偶氮胂類、偶氮氯磷類、偶氮氯磺類、偶氮磺類等，其中以偶氮胂類最為常用。
[0051]由於顯色體系需在強酸性條件下進行，因此利用偶氮胂類試劑測定鉛(II)的選擇性較強，這有利於廢水中痕量鉛(II)測定。例如，二溴對氯偶氮羧胂與微量鉛(II)的顯色反應，該法選擇性強可允許大量的銅、鋅、鋁等幹擾離子存在；以二溴對甲基溴偶氮磺(DB-MBSA)為顯色劑，在638 nm波長處測定鉛(II )含量，方法抗幹擾能力強，除Ca ( II )和Ba ( II )外其他離子均不產生幹擾，而對於Ca ( II )和Ba ( II )幹擾離子可採用碘化鉀-甲基異丁基酮(K1-M1-B K)萃取法消除幹擾。
[0052]最後，描述用於檢測水中鉛離子的方法。
[0053]使用上述任意實施例的試劑包，可以用來檢測水質中的鉛離子的含量。
[0054]根據本發明實施例的用於檢測水中鉛離子的方法，包括以下步驟:
量取掩蔽劑溶液、顯色劑溶液和緩衝液；
在待檢測水樣中依次加入所述掩蔽劑溶液、顯色劑溶液和緩衝液並混勻，得到檢測試樣；以及
使用分光光度計測量所述檢測試樣的吸光度值，並算出所述待檢測水樣中的鉛含量。
[0055]使用鉛標準水溶液值與所述掩蔽劑溶液、顯色劑溶液和緩衝液混勻並測定吸光度值，以繪製鉛溶液標準吸光度曲線，並通過將所述檢測試樣的吸光度值與所述標準吸光度曲線進行比較來計算所述待檢測水樣中的鉛含量。
[0056]優選地，所述待檢測水樣與掩蔽劑溶液、顯色劑溶液和緩衝液的體積比為(5~15):0-2):0-2):0-2);進一步優選地，所述掩蔽劑溶液、顯色劑溶液和緩衝液的體積比為(廣2):(廣2):(廣2);尤其優選所述掩蔽劑溶液、顯色劑溶液和緩衝液的體積比為1:1:1。
[0057]與現有技術中必須用萃取技術相比，根據本發明的檢測方法，避免了使用三氯甲烷等高毒性有機溶劑萃取所帶來的人體危害和環境汙染，簡便快速，測定結果準確，對環境更加友好。
[0058]下面，通過優選實施例來詳細說明根據本發明實施例的試劑包及使用該試劑包的檢測方法。
[0059]其中，以顯色劑為二甲酚橙、緩衝劑溶液為磷酸-醋酸-硼酸緩衝溶液、掩蔽劑為1，10—菲囉啉為例對檢測方法進行說明。對於使用其他實施例的試劑包的情況，除了試劑包的組成不同之外，可以採用相同的方法進行檢測，此處省略其詳細說明。
[0060]實施例1
用於監測鉛離子的試劑包的製備原料為:純度為AR的1，10—菲囉啉、純度為AR的二甲酚橙、純度為AR的酸性六次甲基四胺、質量濃度為37%的濃鹽酸和純水。
[0061]掩蔽劑溶液的製備:稱取一定量的酸性六次甲基四胺緩衝溶液，加入少量純水溶解，至於1000ml容量瓶中，加入1.5ml濃鹽酸，用純水定容，混勻備用。其中，所述掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為1.5g:1L。 [0062]顯色劑溶液的製備:準確稱取一定量二甲酚橙溶於純水中，攪拌至完全溶解，再加入純水，定容至1000ml，混勻，保存在棕色容量瓶中備用，所述顯色劑和純水的質量體積比為 1.5g:1L。
[0063]緩衝溶液的製備:稱取一定量磷酸-醋酸-硼酸溶於純水中，加入酸將pH調至6，搖勻，再加入純水，定容至1000ml,搖勻，備用。
[0064]標準曲線的繪製:準確移取0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 ml 濃度為 20mg/L的鉛標準使用液於100mL容量瓶中，加入1ml掩蔽劑，將溶液充分混勻，加入I ml顯色劑之後，將溶液充分混勻，再加入1ml緩衝液，充分搖勻，幾分鐘後，以試劑空白為參比，30 mm比色皿，一定波長處測量吸光度值，並繪製標準曲線。
[0065]實施例2
用天瑞在線水質鉛離子監測儀自動吸取一定量加標的實際水樣，再依次自動吸取掩蔽劑溶液，顯色劑溶液，緩衝液溶液，通過自動混合，5分鐘後，以試劑空白為參比，30 mm光程的比色皿，在535nm波長處測量吸光度值，六次測量的結果分別為1.548、1.597、1.604、
1.626、1.580、1.615，相對標準偏差 RSD 為 1.7%。
[0066]由本實施例可見，採用本發明製備的監測鉛離子的試劑包監測鉛離子，所測結果精密度、準確度均很好，解決了由於自動進樣管路殘留所帶來的誤差。
[0067]實施例3
用天瑞在線水質鉛離子監測儀自動吸取一定量的實際水樣，再依次自動吸取掩蔽劑溶液，顯色劑溶液，緩衝液溶液，通過自動混合，10分鐘後，以試劑空白為參比，30mm光程的比色皿，在535nm波長處測量吸光度值，六次測量的結果分別為0.092,0.086,0.088,0.084、
0.084,0.088,0.088，相對標準偏差為 0.0028。 由本實施例可見，採用本發明所用試劑及配比所測水樣檢出下限低至0.lmg/L，達到國標要求。
[0068]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0069]儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
由本實施例可見，採用本發明所用試劑及配比所測水樣檢出下限低至0.lmg/L，達到國標要求。
[0070]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0071]儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種用於檢測水質中鉛離子的試劑包的製備方法，其特徵在於，分別製備掩蔽劑溶液、顯色劑溶液、以及緩衝液， 所述顯色劑溶液中顯色劑和水的質量體積比為(0.05飛g):1L，所述顯色劑為苯基螢光酮類顯色劑， 所述緩衝液為硼酸鹽緩衝溶液， 製備所述掩蔽劑溶液包括如下步驟: a)稱取掩蔽劑； b)將所述掩蔽劑溶解於純水，得到預製液；以及 c)在所述預製液中加入鹽酸，得到所述試劑包用掩蔽劑溶液。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5~5g):(0.5~3)L。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為(0.5~2g):(0.5~2)L。
4.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述掩蔽劑溶液中掩蔽劑和水的質量體積比為1.5g:lL。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，在總量為1000ml的所述掩蔽劑溶液中加入了 0.5^5ml的質量濃度為37%的濃鹽酸。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述掩蔽劑為檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、1，10—菲囉啉、鹽酸羥胺中的任意一種或多種。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述掩蔽劑是1，10—菲囉啉。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述苯基螢光酮類顯色劑為二溴羥基苯基螢光酮或苯芴酮，所述顯色劑溶液中還含有增敏劑，所述增敏劑為十六烷基三甲基溴化銨。
【文檔編號】G01N21/78GK103940952SQ201310337529
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】楊瑞, 張相發, 許卿, 吳升海 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司