汞離子檢測試劑盒和試紙及其製備方法與應用的製作方法

2023-12-10 05:27:16

專利名稱：：汞離子檢測試劑盒和試紙及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及了一種汞離子檢測試劑盒和試紙及其製備方法與應用，特別是一種基於羅丹明B內硫酯的汞離子檢測試劑盒和試紙及其製備方法與在汞離子含量分析方面的應用。
背景技術：
：汞是一種常見的重金屬汙染物，對自然環境和人類健康有嚴重的危害。人類的各種活動(如採礦，化工，電子等行業)每年向自然界排放大量的汞。這些汞在自然界中被生物體轉化成神經毒害性的汞物種，且其濃度可隨時間逐漸積累升高。人體長時間攝入含汞的水或食物就會造成慢性的汞中毒。由於汞的毒性強，產生中毒的劑量小，因此我國飲水、農田灌溉，都要求汞的含量不得超過0.001毫克/升，漁業用水要求汞不得超過0.005毫克/升，水產品要求汞含量不得超過0.3毫克/升。因此，人們需要一種方便、快速的檢測汞含量的方法。本發明人曾設計合成了一種汞離子光學探針羅丹明B內硫酯(專利申請號200710179052.x)。為了發展簡便、快速的汞離子檢測設備，在此我們進一步提出基於羅丹明B內硫酯而製造汞離子的檢測試劑盒和試紙。
發明內容本發明的目的是提供一種汞離子檢測試劑盒和試紙及其製備方法與應用。本發明提供的汞離子檢測試劑盒，由試劑儲備液1和試劑儲備液2組成；試劑儲備液1為緩衝液，試劑儲備液2為羅丹明B內硫酯的溶液；其中，試劑儲備液1具體可為2-[4-(2-羥乙基)-l-哌嗪]乙磺酸的緩衝液或磷酸鹽緩衝液，其濃度為0.1-0.4M，pH值為6-8;緩衝液的溶劑為水。羅丹明B內硫酯溶液的濃度為0.5-2mM，各種能溶解羅丹明B內硫酯的溶劑均適用，如1，4-二氧六環。本發明提供的一種汞離子檢測試紙，是由固體載體和附著在該固體載體上的羅丹明B內硫酯組成。該固體載體可為定性濾紙。本發明提供的製備上述汞離子檢測試紙的方法，包括如下步驟1)將羅丹明B內硫酯溶於有機溶劑中，得到母液；2)將定性濾紙在母液中浸泡，晾乾，得到本發明提供的汞離子檢測試紙。該方法的步驟l)中，母液的濃度為1-5mM，各種常用的有機溶劑均適用，如丙酮。另外，利用本發明提供的試劑盒和試紙對各種體系中的汞離子含量進行檢測，也屬於本發明的保護範圍。本發明中所用羅丹明B內硫酯，其結構式如式I所示，該羅丹明B內硫酯以羅丹明B結構為母體，包含一個內硫酯活性基團。該羅丹明B內硫酯的合成是先將羅丹明B製成羅丹明B醯氯，然後利用硫脲的親核反應與羅丹明B醯氯成環。包含如下兩步步驟a):將羅丹明B與三氯氧磷在1，2-二氯乙垸鍾回流，得到羅丹明B醯氯;步驟b):羅丹明B醯氯與硫脲在含三乙胺的四氫呋喃中進行反應，得到產物羅丹明B內硫酯。本發明提供的汞離子檢測試劑盒及試紙，具有以下特點1)試劑儲備液2為無色，且無螢光；而與汞離子反應後則可顯示紫紅色並且發出強烈的螢光。2)反應速度快，一分鐘內即可顯色。3)靈敏度高，汞離子濃度在^2)aM時即可用肉眼觀察到明顯的紫紅色產生，且無需儀器就可以做半定量測定。4)該顯色反應僅在汞離子存在的條件下發生，其他常見的重金屬汙染物(如鉛，鎘，鉻等)不產生幹擾。5)使用簡便，可直接用於水溶液樣品中汞離子的檢測。6)具有長螢光發射波長(580nm)，故也可用螢光光譜法檢測，測定限可達^0.3pM。因此，該試劑盒和試紙是一種性能優良、使用方便的汞離子檢測設備，在食品、環境、生物等領域中有著巨大的應用前景。圖1為試劑盒與不同濃度的汞離子溶液反應的照片。圖2為用該試劑盒獲得的檢測汞離子的標準曲線。圖3為試紙與不同濃度的汞離子溶液反應的照片。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明並不限於以下實施例。實施例l、用試劑盒半定量測定樣品中的汞離子濃度用試劑盒半定量測定樣品中的汞離子濃度，是按照如下步驟進行測定的-1)稱取5.4mgHgCl2，溶於10mL水中，配成2mM的汞標準儲備溶液。2)在樣品瓶中，加入步驟1)製備得到的適當體積的汞標準儲備溶液，用水稀釋至2.0mL，使汞離子的最終濃度分別為(a)OM;(b)2xlO—7M;(c)lxlO-6M;(d)lxl(T5M;(e)2xlO—4M;(f)1xl(T3M，得到汞離子標準樣品溶液。3)在上述己知濃度的汞離子標準樣品溶液中，依次加入0.1mL試劑儲備液1和50pL試劑儲備液2，搖勻後，靜置lmin，得到一系列顯色標準，分別如圖l中的a-f所示。4)取實際樣品溶液2.0mL，向其中依次加入0.1mL試劑儲備液1和50試劑儲備液2，搖勻後，靜置lmin。用目視比色法，對照上述顯色標準，即可半定量測定出實際樣品中汞離子的濃度。注意事項1)實際樣品溶液應無色透明或顏色較淡，帶顏色的樣品會影響冃測的準確性。2)使用專用的比色管或光程長的無色透明樣品瓶，可以提高檢測的靈敏度。另外，本發明中所用羅丹明B內硫酯的合成路線如下具體的合成過程如下步驟a):將239mg羅丹明B溶解於約5mll,2-二氯乙烷中，緩緩加入約0.3ml三氯氧磷，並在83'C回流反應4h。冷卻後，將此反應體系真空乾燥，得到羅丹明B醯氯。步驟b):將製得的羅丹明B醯氯溶於6ml四氫呋喃中，再將該溶液滴加到含有152mg硫脲和1.2ml三乙胺的6ml四氫呋喃溶液中，攪拌過夜。將此反應體系減壓蒸乾，得到紫紅色油狀液體，再向其中加入5ml水產生紫紅色沉澱，用大量水清洗沉澱。將得到得粗產品用柱層析分離(矽膠G，200-300目)，乙酸乙酯/石油醚(h25，V/V)作洗脫劑提純得到最後產物羅丹明B內硫酯114mg。產品為淡黃色固體，熔點176-178°C，分子量458。實施例2、用汞離子試劑盒定量測定實際樣品中汞離子的濃度用汞離子試劑盒定量測定實際樣品中汞離子的濃度，是按照如下步驟進行測定的1)標準曲線的製作稱取2.7mgHgCl2溶於10mL水中，配成1mM的汞標準儲備液。移取適當體積的汞儲備溶液於一系列試管中，並按表1配製汞離子的標準顯色溶液。如編號為0的試管中，按照表l中所示，該試管中含有100^L的試劑儲備液1，10pL的試劑儲備液2和0的汞標準儲備液；其他編號試管溶液的配製如表1所示依次類推。表l汞離子的標準顯色溶液的製備方法tableseeoriginaldocumentpage7用蒸餾水將試管中的溶液定容至2.0mL，充分混勻。放置10inin後，移至1cm的石英比色皿中，以530nm作激發波長，測定580nm處的螢光強度，得到一系列標準溶液的螢光強度F，同時扣除試劑空白螢光值Fo(AF-F-Fo)，空白螢光值Fo由表1中的對照管(O號管)測得。對實驗數據用AF-AC+B做線性擬合，其中，C為汞離子的最終濃度。線性擬-後，如圖2所示，其標準曲線的線性方程為AF=21xC(一Hg2+)-3.42)實際樣品分析取受汞汙染的飲用水作為待測樣品，按照表2製備樣品溶液。表2樣品溶液的配製試管號領IJ定管對照管試劑儲備液1(pL)100100試劑儲備液2((iL)1010待測樣品(mL)10蒸餾水(mL)01用蒸餾水將試管中的溶液定容至2.0mL，充分混勻，放置10min後，移至1cm的石英比色皿中，以530mn作激發波長，測定580nm處螢光強度。3)計算△FX=F(測定管螢光強度)-F(對照管螢光強度)將AFx代入上述由標準汞溶液擬合的方程AFx二ACx十B中，得到汞離子濃度Cx。對採用人工方法製備得到的汞離子濃度不同的汙染飲用水，用本發明提供的試劑盒進行汞離子濃度的檢測，結果如表3所示。表3含汞飲用水的檢測結果含汞飲用水樣品中已知汞濃度(I^M)0.301.001.70用本法測得的濃度(pM±SD，n=3)0.31±0.080.99±0.121.68士0.19注意事項1)樣品中的汞離子濃度必須小於5nM;若濃度太高，則應先行稀釋，然後再測2)該試劑盒也可以使用吸光光度法進行定量測定，最大吸收波長為560nm。實施例3、使用汞離子試紙半定量測定樣品中汞離子的濃度使用本發明提供的汞離子試紙半定量測定樣品中汞離子的濃度，是按照如下步驟進行測定的1)稱取5.4mgHgCl2，溶於10mL水中，配成2mM的汞標準儲備溶液。2)在樣品瓶中，加入適當體積的汞標準儲備溶液，並用水稀釋至2.0mL，使汞的最終濃度分別為(a)OM;(b)lxl(T6M;(c)lxl(T5M;(d)2><io-5M;(e)ixicr4M;(f)ixio-3M。3)將本發明提供的汞離子試紙在上述各個不同濃度的汞離子溶液中浸泡5秒鐘，取出作為顯色標準，如圖3中a-f所示。4)將汞離子試紙直接浸入待測的樣品溶液中5秒，取出後，用目視比色法，對照上述顯色標準，即可半定量測定出實際樣品中汞離子的濃度。注意事項實際樣品溶液的酸度應在pH值為3-10的範圍內。權利要求1、一種汞離子檢測試劑盒，包括試劑儲備液1緩衝液；試劑儲備液2羅丹明B內硫酯的溶液；其中，所述羅丹明B內硫酯的結構式如式I所示，(式I)2、根據權利要求1所述的試劑盒，其特徵在於所述試劑儲備液1為2-[4-(2-羥乙基)-l-哌嗪]乙磺酸的緩衝液或磷酸鹽的緩衝液；所述試劑儲備液2中，羅丹明B內硫酯的溶液的濃度為0.5-2mM。3、根據權利要求1或2所述的試劑盒，其特徵在於所述緩衝液的濃度為0.1-0.4M，所述緩衝液的pH值為6-8，所述緩衝液的溶劑為水；所述羅丹明B內硫酯的溶液中的溶劑為1，4-二氧六環。4、根據權利要求1-3任一所述的試劑盒，其特徵在於所述羅丹明B內硫酯是按照如下方法製備得到的1)將羅丹明B與三氯氧磷在1，2-二氯乙烷中回流，得到羅丹明B醯氯；2)將所述羅丹明B醯氯與硫脲在含三乙胺的四氫呋喃中進行反應，得到產物羅丹明B內硫酯。5、根據權利要求l-4任一所述的試劑盒，其特徵在於所述試劑盒還包括汞離子標準溶液。6、一種汞離子檢測試紙，是由固體載體和附著在所述固體載體上的羅丹明B內硫酯組成；其中，所述羅丹明B內硫酯的結構式如式I所示，7、根據權利要求6所述的試紙，其特徵在於所述固體載體為定性濾紙。8、一種製備權利要求6所述汞離子檢測試紙的方法，包括如下步驟1)將羅丹明B內硫酯溶於有機溶劑中，得到母液;其中，所述羅丹明B內硫酯的結構式如式I所示，(式I)2)將定性濾紙在母液中浸泡，晾乾，得到所述汞離子檢測試紙。9、根據權利要求8所述的方法，其特徵在於所述步驟l)中，母液的濃度為1-5mM;所述有機溶劑為丙酮。10、根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於所述羅丹明B內硫酯是按照如下方法製備得到的1)將羅丹明B與三氯氧磷在1，2-二氯乙烷中回流，得到羅丹明B醯氯；2)將所述羅丹明B醯氯與硫脲在含三乙胺的四氫呋喃中進行反應，得到產物羅丹明B內硫酯。全文摘要本發明公開了一種汞離子檢測試劑盒和試紙及其製備方法與應用。本發明提供的汞離子檢測試劑盒，包括試劑儲備液1和試劑儲備液2；其中，試劑儲備液1為緩衝液，試劑儲備液2為羅丹明B內硫酯的溶液；該試劑盒還可包括汞離子標準溶液。本發明提供的汞離子檢測試紙，是由固體載體和附著在該固體載體上的羅丹明B內硫酯組成。本發明可以在水介質中實現微量汞離子的高靈敏度、高選擇性以及快速的定量檢測，在食品、環境、生物等領域中有著巨大的應用前景。文檔編號G01N21/78GK101477060SQ20091007665公開日2009年7月8日申請日期2009年1月12日優先權日2009年1月12日發明者洋劉,文史,張經華,馬會民申請人:中國科學院化學研究所;北京市理化分析測試中心