水中致毒金屬離子的檢測方法及檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水中致毒金屬離子的檢測方法及檢測裝置，該檢測方法是以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚溶液為顯色溶液，將顯色溶液加入待測水樣中進行顯色反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)體系中是否出現(xiàn)特征紅色定性判斷待測水樣中是否含有致毒金屬離子，致毒金屬離子包括Cd2+、Pb2+、Hg2+、Mn2+、Ti3+、V3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+中的一種或多種。檢測裝置包括具塞比色管和顯色膠囊，所述顯色膠囊位于所述具塞比色管內(nèi)，所述顯色膠囊內(nèi)裝有顯色溶液。本發(fā)明的檢測方法和檢測裝置可快速偵檢水中致毒金屬離子，成本低廉，且操作簡單方便。
【專利說明】水中致毒金屬離子的檢測方法及檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種水中致毒金屬離子的檢測方法及檢測裝置，尤其 涉及一種適用于居家或野外環(huán)境條件下水中致毒金屬離子的快速檢測方法及檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 水是生命之源，野外環(huán)境下作業(yè)，日常生活中，有關(guān)人為投毒事件、工廠違規(guī)排放 導(dǎo)致重金屬離子的中毒事件常有報道，如金屬鉈鹽、汞鹽等。因此，在獲取水源的基礎(chǔ)上，確 保水安全可飲用尤為重要。而往往一些毒劑不僅毒性強、作用快、毒效持久、施放后易造成 殺傷濃度、能通過多種途徑引起中毒，而且難以察覺和防護、性質(zhì)穩(wěn)定、染毒持久。以美國、 英國和德國為首的發(fā)達國家，已先后研制了多代基于熒光、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR)、 GC-MS儀、電化學(xué)方法等檢測技術(shù)。這些技術(shù)基于高端科學(xué)設(shè)備和毒理數(shù)據(jù)庫，從而具有精 準快速、反復(fù)高效的優(yōu)點，但同時存在設(shè)備價格高昂、體積大不易攜帶、檢測條件要求高等， 很難在野外大展身手。針對水中重金屬離子的檢出，目前市場已經(jīng)出現(xiàn)了基于電化學(xué)原理 的質(zhì)量在〇. 5kg左右的能檢測多種重金屬離子的便攜式重金屬檢測儀，但單價高達10萬元 左右，很難實現(xiàn)隨身單人裝備、普及到家庭。由于在野外作業(yè)時，不便攜帶大型的復(fù)雜的專 門檢測設(shè)備，且大部分從業(yè)人員和居民沒有具備專門的知識，因此，需要簡化甚至剔除復(fù)雜 繁瑣的樣品前處理過程，快速去除各種可能的背景干擾，實現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中痕量目標化合物 的有效檢出和鑒定，制造出一套能隨身攜帶的、成本低廉的、適于推廣的水源中致毒金屬離 子的快速檢測方法和裝置，具有非常重要的實用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可快速偵檢水中致毒 金屬離子、成本低廉、操作簡單方便的水中致毒金屬離子的檢測方法及檢測裝置。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] -種水中致毒金屬離子的檢測方法，所述檢測方法是以1-(2_吡啶偶氮）-2_萘酚 溶液為顯色溶液，將顯色溶液加入待測水樣中進行顯色反應(yīng)（即絡(luò)合反應(yīng)），根據(jù)反應(yīng)體系 中是否出現(xiàn)特征紅色定性判斷待測水樣中是否含有致毒金屬離子，所述致毒金屬離子包括 Cd2+、Pb2+、Hg2+、Mn2+、Ti 3+、V3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn 2+ 中的一種或多種。
[0006] 上述的檢測方法中，優(yōu)選的，所述I-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚溶液的溶劑為乙醇，更 優(yōu)選無水乙醇。
[0007] 上述的檢測方法中，優(yōu)選的，所述1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚溶液中1-(2-吡啶偶 氮）-2-萘酚的質(zhì)量百分數(shù)為1%?6%。
[0008] 上述的檢測方法中，優(yōu)選的，所述顯色反應(yīng)的條件為：常溫，PH值為2?12。
[0009] 作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的檢測方法采用的水中致毒金屬 離子檢測裝置，所述檢測裝置包括具塞比色管和顯色膠囊，所述顯色膠囊位于所述具塞比 色管內(nèi)，所述顯色膠囊內(nèi)裝有顯色溶液。
[0010] 上述的檢測裝置中，優(yōu)選的，所述顯色膠囊的膠囊外殼是由塑料滴管的滴管頭封 口而成。
[0011] 上述的檢測裝置中，優(yōu)選的，所述顯色膠囊是由以下方法制備得到：先采用塑料 滴管吸取顯色溶液，然后將塑料滴管倒置，使顯色溶液流入塑料滴管的滴管頭中，去除滴管 身，再對滴管頭進行加熱封口，得到顯色膠囊。
[0012] 上述的檢測裝置中，優(yōu)選的，所述顯色膠囊的體積為0. 2mL?10mL。
[0013] 上述的檢測裝置中，優(yōu)選的，所述具塞比色管的體積為5mL?25mL。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0015] 1、本發(fā)明公開了一種快速偵檢水中致毒金屬離子的檢測方法，該檢測方法 以1-(2-吡啶偶氮）-2_萘酚溶液為顯色溶液，1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚（英文名為 1 -(2-Pyridylazo)-2-naphthol)為有機顯色劑，通過顯色反應(yīng)來檢測水中是否含有致毒金 屬離子。本發(fā)明的顯色反應(yīng)機理是依據(jù)顯色劑與水中金屬離子相遇時，通過絡(luò)合反應(yīng)快速 結(jié)合而形成特征紅色的配合物，通過目視觀察達到快速偵檢的目的，利用絡(luò)合反應(yīng)顯色，現(xiàn) 象顯著、有良好的選擇性且使用條件寬泛。
[0016] 2、本發(fā)明中的顯色劑[1-(2-吡啶偶氮）-2_萘酚]可與大部分致毒金屬離子顯 示特征紅色，經(jīng)大量實驗表明，該顯色劑可用于快速有效地檢測水中的Cd 2+、Pb2+、Hg2+、Mn2+、 Ti3+、V3+、Co2+、Ni2+、Cu 2+、Zn2+等金屬離子。該顯色劑只對致毒的金屬離子絡(luò)合反應(yīng)顯示特 征紅色，而與通常硬度較大的水樣中的Ca 2+、Mg2+離子不顯示絡(luò)合反應(yīng)的特征紅色。
[0017] 3、本發(fā)明中的[1-(2-吡啶偶氮）-2_萘酚]溶液可選用乙醇（優(yōu)選無水乙醇）作 為溶劑，乙醇既是一種廉價易得的溶解[1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚]配體的有機試劑，又與 待測水樣可以無限互溶，且乙醇溶劑本身是一種無毒的環(huán)保型溶劑，與配體制備成顯色劑 溶液后，其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且易于長時間儲存。
[0018] 4、檢測水樣中致毒金屬離子時，只需在常溫下，可在pH值為2-12的寬廣范圍內(nèi)， 不需做特殊處理，直接將[1- (2-吡啶偶氮）-2-萘酚]的乙醇溶液和待檢測水樣混合，如水 樣顯示為紅色，測水樣不適合飲用，從而達到快速偵檢目的。
[0019] 5、本發(fā)明的檢測裝置由具塞比色管和顯色膠囊兩部分構(gòu)成，并創(chuàng)造性地將 [1- (2-吡啶偶氮）-2-萘酚]溶液密封于顯色膠囊中，對致毒金屬離子能以特征紅色區(qū)分開 來，具有精確的偵檢作用，彌補了現(xiàn)有偵毒設(shè)備造價昂貴、設(shè)備過大不能隨身攜帶的弊端。 本發(fā)明的檢測裝置價格低廉，一套裝置的價格不到50元，質(zhì)量不到0. lkg，體積小，適合隨 身攜帶，且操作簡單方便，可用于生活用水或野外用水中致毒離子的快速檢出。
[0020] 6、本發(fā)明的檢測裝置以具塞比色管作為顯色劑的包裝攜帶裝置和水樣檢測時的 反應(yīng)容器，這種設(shè)計保證了檢測裝置可隨身攜帶，適用于在居家或野外生活環(huán)境中，快速檢 測如井水、天然水、池塘水等水源中致毒金屬離子是否存在或超標。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明中顯色劑1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明實施例1的水中致毒金屬離子檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3是本發(fā)明實施例1中檢測裝置的制作流程示意圖。
[0024] 圖4是本發(fā)明實施例1中利用檢測裝置檢測水中致毒金屬離子的操作流程示意 圖。
[0025] 圖例說明：
[0026] 1、具塞比色管；2、顯色膠囊；3、塑料滴管；4、顯色溶液；5、滴管頭；6、待測水樣； 7、呈黃色的溶液體系；8、呈紅色的溶液體系。

【具體實施方式】
[0027] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護范圍。
[0028] 實施例1 :
[00291 一種本發(fā)明的水中致毒金屬離子的檢測方法，該檢測方法是以1-(2-吡啶偶 氮）-2-萘酚溶液為顯色溶液，將顯色溶液加入待測水樣中進行顯色反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)體系中 是否出現(xiàn)特征紅色定性判斷待測水樣中是否含有致毒金屬離子，若反應(yīng)體系中出現(xiàn)特征紅 色，則待測水樣中含有致毒金屬離子，可檢測的致毒金屬離子包括Cd 2+、Pb2+、Hg2+、Mn2+、Ti3+、 V3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn 2+等。
[0030] 本實施例中，1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚是一種有機顯色劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如 圖1所示，是一種市場上可購買的微溶于水易溶于有機溶劑的橙紅色粉末。1-(2-吡啶 偶氮）-2_萘酚溶液的溶劑為乙醇，更優(yōu)選無水乙醇。1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚溶液中 1-( 2_批啶偶氮）-2-萘酌的質(zhì)量百分數(shù)為1 %?6%。顯色反應(yīng)可在常溫下進行，pH值為 2 ?12〇
[0031] -種上述本實施例的檢測方法采用的檢測裝置，如圖2所示，該檢測裝置包括具 塞比色管1和若干個顯色膠囊2,顯色膠囊2位于具塞比色管1內(nèi)，顯色膠囊2中密封有顯 色溶液（即1- (2-吡啶偶氮）-2-萘酚溶液）。
[0032] 該檢測裝置的具塞比色管1既可作為顯色膠囊2的包裝攜帶裝置，也可作為水樣 檢測時的反應(yīng)容器，這種設(shè)計保證了檢測裝置可隨身攜帶。具塞比色管1的體積通常在 5mL?25mL范圍。
[0033] 該檢測裝置的顯色膠囊包裝大體有兩種來源：一是來源于普通塑料滴管的滴管頭 (此為優(yōu)選），或者由玻璃等其它材料制成的與滴管頭形狀相近或體積相近的容器；二是從 市場上購得的膠囊外殼，體積在0. 2mL?10mL范圍。
[0034]該檢測裝置的制作過程如圖3所示：先將顯色劑溶解于溶劑（優(yōu)選無水乙醇）中 配制成顯色溶液4,然后用塑料滴管3吸取顯色溶液4 (優(yōu)選lmL)，將塑料滴管3倒置，使顯 色溶液4流入塑料滴管3的滴管頭5中，去除滴管身后，對滴管頭 5進行加熱封口，制成顯 色膠囊2,最后將密封好的顯色膠囊2置于具塞比色管丨（優(yōu)選10mL)中，蓋好塞，即得到檢 測裝置。
[0035]該檢測裝置檢測水中致毒金屬離子的操作流程如圖4所示：檢測裝置中的具塞比 色管1既是顯色反應(yīng)室，也是顯色膠囊2的載體。在使用時，打開具塞比色管1，倒出所有顯 色膠囊2,取其中1個顯色膠囊，剪開封口，將顯色溶液倒入具塞比色管1中，顯色溶液呈黃 色。將待測水樣6加入具塞比色管丨中，蓋好比色管塞，搖勻后，觀察結(jié)果。若搖勻后的溶 液仍然呈黃色，即呈黃色的溶液體系 7,則水源可以飲用；若搖勻后的溶液呈現(xiàn)紅色（即呈 紅色的溶液體系8)或出現(xiàn)紅色沉淀，則水源中含有致毒金屬離子，不適合飲用。
[0036]本實施例的檢測裝置價格成本在5〇元以內(nèi)，可用作隨身裝備，適用于居家生活或 野=環(huán)境中快速判斷水（如井水、天然水、池塘水等）中是否含有致毒金屬離子或者致毒金 屬離子是否超標，判斷水源是否適于飲用。
[0037] 實施例2 :
[0038]采用實施例1中的檢測方法和檢測裝置，對已知準確濃度的致毒金屬離子的檢出 試驗：
[0039]毒理指標是指較小劑量進入機體就能干擾正常的生化過程或生理功能的有毒物 質(zhì)含量的指標。根據(jù)"GB5749_2〇06生活飲用水衛(wèi)生標準，，，本發(fā)明中所涉及的幾種重金屬 尚子的毒理指標如表1所示。
[0040]在本實施例的1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚的乙醇溶液中，:1-(2-吡啶偶氮）-2-萘 酚的質(zhì)量百分數(shù)為6%。顯色反應(yīng)在常溫下進行，pH值在2?12的范圍均可。顯色膠囊2 的月乂囊外冗疋由塑料滴管的滴管頭5封口而成，顯色|父2囊的體積為imL (裝滿顯色溶液， 下同），具塞比色管1的體積為10mL(裝滿標準溶液，下同）。
[0041]在本實施例中，以實驗室現(xiàn)有的Cd2+、Pb2+、Hg 2+和Mn2+為研究對象，用容量瓶配制 準確濃度為1. 0 X 10' 1. 0 X 1〇_3、1. 〇 X 1〇-4和1· 〇 X l〇_5m〇l/L的系列標準溶液，針對Hg^致 母濃度較低，加測了 一個濃度為5· 0 X 10 6mol/L的樣品。按照圖4所示的操作流程，將顯色 溶液與標準溶液混合搖勻，觀察現(xiàn)象，若混合溶液呈現(xiàn)肉眼可見的紅色，則為可以檢出；若 無明顯紅色，則為不可檢出，結(jié)果如表1所示。測試并記錄每種離子檢出的最低濃度，記錄 在表2中。由表2可知，對于實驗室現(xiàn)有的cd 2+、Pb2+、Hg2+和Mn2+離子，4種離子檢測結(jié)果 表明^實驗的4種離子的最低濃度（即檢出濃度）均低于或等于毒理指標。對于檢驗的這 4種尚子，本發(fā)明的檢測方法靈敏度非常高，完全可行。從反應(yīng)原理來看，該方法還可推廣到 Ti3+、V3+、Co2+、Ni2+、Cu 2+、Zn2+等微量和痕量金屬離子的有效檢出。
[0042]表1檢測致毒金屬離子標準試樣的試驗結(jié)果
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種水中致毒金屬離子的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法是以1-(2-吡啶偶 氮）-2_萘酚溶液為顯色溶液，將顯色溶液加入待測水樣中進行顯色反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)體系中 是否出現(xiàn)特征紅色定性判斷待測水樣中是否含有致毒金屬離子，所述致毒金屬離子包括 Cd2+、Pb2+、Hg2+、Mn2+、Ti 3+、V3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn 2+ 中的一種或多種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚溶液 的溶劑為乙醇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測方法，其特征在于，所述1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚 溶液中1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚的質(zhì)量百分數(shù)為1 %?6%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測方法，其特征在于，所述顯色反應(yīng)的條件為：常溫， pH值為2?12。
5. -種如權(quán)利要求1?4中任一項所述的檢測方法采用的水中致毒金屬離子檢測裝 置，其特征在于，所述檢測裝置包括具塞比色管和顯色膠囊，所述顯色膠囊位于所述具塞比 色管內(nèi)，所述顯色膠囊內(nèi)裝有顯色溶液。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，所述顯色膠囊的膠囊外殼是由塑料 滴管的滴管頭封口而成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其特征在于，所述顯色膠囊是由以下方法制備 得到：先采用塑料滴管吸取顯色溶液，然后將塑料滴管倒置，使顯色溶液流入塑料滴管的滴 管頭中，去除滴管身，再對滴管頭進行加熱封口，得到顯色膠囊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其特征在于，所述顯色膠囊的體積為0. 2mL? 10mL〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其特征在于，所述具塞比色管的體積為5mL? 25mL〇
【文檔編號】G01N21/78GK104297240SQ201410577988
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】王清華, 高凱, 姚海波, 徐世杰, 羅京, 王璟, 楚增勇, 李義和 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)