一種比色法檢測污水中汞離子的試劑盒及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于分析化學(xué)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用多酸比色法檢測污水中汞 離子的方法及其試劑盒。
【背景技術(shù)】
[0002] 汞是唯一能夠在水體、土壤、大氣和生物圈完整生態(tài)系統(tǒng)中迀移和轉(zhuǎn)化的重金屬。 其中，水體中的汞最容易對人類造成健康危害。汞從污染源排入到天然水體，可立即與水體 中的各種物質(zhì)發(fā)生相互作用，這些物質(zhì)包括溶解在水中的各種離子、分子和絡(luò)合配位體，懸 浮在水中的有機(jī)物與無機(jī)顆粒物，水滴沉積物以及水生生物。由于以上物質(zhì)對汞表現(xiàn)出一 定的親和力，因而他們的相互做用決定了汞在水體中迀移轉(zhuǎn)化的最終歸屬。水體中汞的生 物態(tài)迀移的量是有限的，但由于在微生物的參與下，沉積在水中的金屬汞和二價(jià)離子汞等 無機(jī)汞會轉(zhuǎn)化成劇毒的甲基汞和二甲基汞，并且沉積物中生物合成的甲基汞能連續(xù)不斷的 釋放到水體中。水中低量的甲基汞能被水生生物吸收，通過食物鏈，汞將會在水中的魚體內(nèi) 累積，受汞污染的水中的魚體內(nèi)汞濃度可比水中高上萬倍。由于甲基汞具有很強(qiáng)的親脂力， 易溶于脂類中，其分子結(jié)構(gòu)中有碳-汞鍵不易切斷，易被人體吸收，汞卻又在體內(nèi)不易分解， 排出慢。汞的很多種形態(tài)都是高神經(jīng)毒劑，多在腦部積累，毒性大。汞通過生物的放大作用 威脅人類的健康與安全，然而隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境中汞的含量也不斷增加，故而檢測 工業(yè)廢水等水源污染源的汞離子含量十分重要。
[0003] 目前每年全球人為污染源向大氣排放1900~2200噸汞，其中燃煤與垃圾焚燒排放 的汞占70%。其他排放源按排放量排序?yàn)辄S金冶煉、有色金屬冶煉、水泥生產(chǎn)、垃圾處理等。 我國是煤炭消費(fèi)大國，而且水泥、鋼鐵和金屬冶煉等重工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占較大比重。金屬 冶煉、水泥生產(chǎn)、汞礦開采、電池/熒光燈生產(chǎn)、生物質(zhì)燃燒、廢棄物和垃圾焚燒是重要的汞 排放來源。根據(jù)2013年1月中科院高能物理研究所、中國環(huán)境科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)聯(lián)合編制的 《汞污染防治技術(shù)政策》數(shù)據(jù)顯示，目前中國總的汞消費(fèi)量大概在1000噸左右，約占世界總 量的50%，已經(jīng)成為世界上最大的汞生產(chǎn)國和消費(fèi)國。工業(yè)汞污染分析檢測已經(jīng)引起有關(guān) 部門和科研工作者高度重視。2014年2月25日環(huán)境保護(hù)部正式批準(zhǔn)"國家環(huán)境保護(hù)汞污染防 治工程技術(shù)中心"建設(shè)。2014年3月15日在中國科學(xué)院高能物理研究所召開"國家環(huán)境保護(hù) 汞污染防治工程技術(shù)中心"建設(shè)啟動會，確定了建設(shè)期重點(diǎn)任務(wù)和指標(biāo)，并明確了兩年建設(shè) 期期間的進(jìn)度安排。建立國家環(huán)境保護(hù)汞污染防治工程技術(shù)中心，將集中國內(nèi)相關(guān)履約管 理、科研和企業(yè)方面的優(yōu)勢單位，開展汞污染控制技術(shù)的研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，推動未來我國 的履約及國內(nèi)汞污染防治。
[0004] 2014年3月13日環(huán)境保護(hù)部批準(zhǔn)發(fā)布HJ 694-2014水質(zhì)汞的測定方法，規(guī)定了原 子熒光法這一標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。然而原子熒光法需要使用儀器性能指標(biāo)能夠符合GB/T 21191 規(guī)定的原子熒光光譜儀，同時(shí)也需要復(fù)雜的樣品前處理和專業(yè)操作人員。根據(jù)我國環(huán)境水 和工業(yè)污水檢測的規(guī)定要求，上述方法不能完全滿足檢測需求，尤其不能滿足現(xiàn)場檢測需 求，因此開發(fā)快速、簡便的測定方法非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有檢測技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種比色法檢測污水中汞離子的 試劑盒及其檢測方法。旨在提供一種能高效、快速、檢測成本低，有利于實(shí)際推廣應(yīng)用且能 滿足現(xiàn)場檢測需求的技術(shù)方案。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種比色法檢測污水中汞離子的試劑盒，其特征在于:該試劑盒中包括帶有塞子 的玻璃管、汞離子標(biāo)準(zhǔn)比色卡和下列試劑：
[0008] A.納米級金屬-氧簇化合物檢測液，即有機(jī)修飾的單缺位六鉬酸
[0009] (n-Bu4N)2[NaMo5(NO)(OCH 3)40i3]甲醇溶液，該單缺位六鉬酸為Lindqvist型多酸， 其濃度為 〇. 005 ~0.02mmol/L;
[0010] B ·污水樣品前處理液I為硫酸，其濃度為0 · 5~2 · Omol/L;
[0011] C.污水樣品前處理液II為高錳酸鉀，其濃度為0.2~0.5mol/L;
[0012] D.污水樣品前處理液III為氫氧化鈉，其濃度為0.5~2. Omol/L;
[0013] 所述的汞離子標(biāo)準(zhǔn)比色卡按如下步驟制備：
[0014] 分別配制八個濃度梯度的氯化汞標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0m〇l/L、0.1Xl(T 6m〇l/L、0.2X10- W/U0.5X 10-6mol/L、1.0X10-W/U2.0X 10-6mol/L、5.0X10-W/L 和10.0X 10- 6mol/L，用所述的汞離子比色法檢測的試劑盒分別與上述八個濃度梯度的氯化汞標(biāo)準(zhǔn)溶液 進(jìn)行顯色反應(yīng)，根據(jù)氯化汞標(biāo)準(zhǔn)溶液的顯色結(jié)果制作氯化汞標(biāo)準(zhǔn)色塊，將氯化汞標(biāo)準(zhǔn)色塊 按照氯化汞標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的高低順序進(jìn)行排列，粘貼制成氯化汞比色法檢測的標(biāo)準(zhǔn)比色 卡。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種納米級金屬-氧簇化合物檢測液的制備方法，其特征在于所 述方法按如下步驟制備：
[0016] 1)將濃度為0.08~1.2mol/L的六鉬酸或八鉬酸作為合成原料，與2~3mmol的氫氧 化鈉、1.3~2mmol的鹽酸輕胺和2~3mmol的Ν,Ρ/ -二環(huán)己基碳二亞胺均勾混合，然后在甲醇 溶液中于60~80°C回流3~4.5h;
[0017] 2)反應(yīng)完成后，反應(yīng)液冷卻至室溫，濾去黃色的沉淀六鉬酸，濾液呈現(xiàn)紫色；待溶 劑緩慢揮發(fā)后，20~40h制得紫色晶體;該紫色晶體即為有機(jī)修飾的單缺位六鉬酸(n-Bu4N)2 [NaM05 (NO) (0CH3)4013 ];收集紫色晶體，避光密閉保存于干燥的試劑瓶中；稱取紫色晶體溶 解于甲醇中，配制濃度為0.005~0.02mmol/L的比色法檢測汞離子試劑盒中的檢測液。
[0018] 本發(fā)明提供的一種比色法檢測污水中汞離子的方法，其特征在于該方法包括如下 步驟：
[0019] 1)樣品前處理：
[0020] 將污水樣品采集后放入采樣瓶中，密閉保存;量取3~5mL水樣，放入帶有塞子的玻 璃管中，向該帶有塞子的玻璃管內(nèi)加入0.8~1.2mL濃度為0.5~2.0m 〇l/L的硫酸和濃度為 0.2~0.5mol/L的高錳酸鉀溶液，混合均勻，將帶有塞子的玻璃管置于水浴中加熱處理1~ 2h，期間搖動玻璃管1~2次，并打開塞子釋放氣體;混勻;經(jīng)過處理后，將盛有污水樣品的玻 璃管冷卻至室溫，此時(shí)所有形態(tài)的汞轉(zhuǎn)化為Hg 2+，再加入0.5~2.0m〇l/L的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH 至6.6~7.2，除去產(chǎn)生的不溶物，收集上清液，即得到前處理液；
[0021] 2)比色法檢測汞離子的含量：
[0022] 量取1~2mL前處理液，加入試劑盒中的檢測液，并混合均勻，顯色反應(yīng)1~2min后， 用所述的汞離子標(biāo)準(zhǔn)比色卡進(jìn)行比對，得到待測樣品汞離子的含量或范圍。
[0023]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：
[0024]本發(fā)明提供的利用汞離子試劑盒比色法快速檢測待測水源樣品中汞含量這一方 法，不僅具有簡單、方便、快速、可視化等特性，而且具有很低的檢出限（中華人民共和國環(huán) 境保護(hù)部在2014年5月宣布的含汞工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，排污口處的汞濃度應(yīng)限制在 0 · 05mg/L(50ppb)以下；而本發(fā)明提供的方法檢出限為1 Oppb)。與其它檢測萊離子的方法相 比較，本發(fā)明的方法無需貴重的精密儀器，也不需經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)技術(shù)人員，有利于推廣和 普及。
【附圖說明】
[0025]圖1:利用有機(jī)修飾的單缺位Lindqvist型多鉬酸比色法分析檢測汞離子的原理 圖。
[0026] 圖2:單缺位 Lindqvist 型多鉬酸(n-Bu4N)2[NaM05(NO)(OCH3)40i3]的單晶結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖3:飽和的 Lindqvist 型多鉬酸(n-NBu4)3[M06018(N0)]的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理和【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0029] 本發(fā)明提供的一種比色法檢測污水中汞離子的試劑盒，該試劑盒中包括帶有塞子 的玻璃管、汞離子標(biāo)準(zhǔn)比色卡和下列試劑：
[0030] A.納米級金屬-氧簇化合物檢測液，即有機(jī)修飾的單缺位六鉬酸
[0031] (n-Bu4N)2[NaM05(NO)(OCH3)40i3]甲醇溶液，其濃度為0.005 ~0.02mmol/L;
[0032] B.污水樣品前處理液I為硫酸，其濃度為0.5~2. Omo 1 /L;
[0033] C.污水樣品前處理液II為高錳酸鉀，其濃度為0.2~0.5mol/L;
[0034] D.污水樣品前處理液III為氫氧化鈉，其濃度為0.5~2. Omo 1/L;
[0035] 所述的汞離子標(biāo)準(zhǔn)比色卡按如下步驟制備：
[0036] 分別配制八個濃度梯度的氯化汞標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0m〇l/L、0.1Xl(T6m〇l/L、0.2X10- W/U0.5X 10-6mol/L、1.0X10-W/U2.0X 10-6mol/L、5.0X10-W/L 和10.0X 10- 6mol/L，用所述的汞離子比色法檢測的