CN109507164A - 一种饮用水中铁离子的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种饮用水中铁离子的检测方法，以含有荧光探针T的试剂作为荧光试剂，并向荧光试剂中加入待测饮用水，然后通过固定波长的激光激发荧光试剂，并观测荧光试剂在加入待测饮用水前后的荧光发射光谱强度变化值ΔF，即可对饮用水中的铁进行检测。本发明探针能对饮用水中的铁离子进行检测，使用本发明探针检测时，具有较高灵敏度、样品处理简单、操作方便、测定快速以及实时检测的特点，成本低。

Description

一种饮用水中铁离子的检测方法
技术领域
本发明涉及一种饮用水中金属离子的检测方法，特别是一种饮用水中铁离子的检测方法。
背景技术
过渡金属中，纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。铁在生活中分布较广，用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一。铁是人体含量的必需微量元素，人体内铁的总量约4～5克，是血红蛋白的重要部分，人全身都需要它，但是铁(铁食品)虽然是人体必需的微量元素(微量元素食品)，铁本身也不具有毒性，但当摄入过量或误服过量的铁制剂时也可能导致铁中毒，铁中毒还可诱发癫痫病(羊角疯)，而且通过各种途径进入体内的铁量的增加，可使铁在人体内贮存过多，因而可引致铁在体内潜在的有害作用，体内铁的贮存过多与多种疾病如心脏和肝脏疾病、糖尿病、某些肿瘤有关。国家标准委和卫生部联合发布的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)对饮用水中的钡离子的含量做了相关规定，即饮用水中铁离子作为非常规毒理指标，其最高允许含量为0.3mg/L。
目前，上诉离子的分析方法主要采用吸收/发射光谱，离子色谱，电感耦合等离子体原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱技术等。这些方法准确度及灵敏度均较高，但需昂贵的仪器及专业的检测技术人员，成本较高。荧光分子探针，由于具有高灵敏度、测试成本低廉、样品处理及操作简单、测定方法快捷和实时检测等优点而备受青睐。因此，设计一种简单、灵敏、快速的饮用水中这铁离子的荧光检测方法是很必要的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种饮用水中铁离子的检测方法。本发明探针能对饮用水中的铁离子进行检测，使用本发明探针检测时，具有较高灵敏度、样品处理简单、操作方便、测定快速以及实时检测的特点，成本低。
本发明的技术方案：一种饮用水中铁离子的检测方法，以含有荧光探针T的试剂作为荧光试剂，并向荧光试剂中加入待测饮用水，然后通过固定波长的激光激发荧光试剂，并观测荧光试剂在加入待测饮用水前后的荧光发射光谱强度变化值ΔF，即可对饮用水中的铁进行检测。
前述的饮用水中铁离子的检测方法，具体包括以下步骤：
(1)配制荧光探针溶液：准确称取15.08mg八元瓜环Q[8]及19.39mg黄藤素，分别用pH＝7的二次水溶液溶解并定容至100mL，之后移取pH＝的20mL八元瓜环Q[8]的溶液和4mL黄藤素的溶液到100mL容量瓶用pH＝7的二次水定容，得到摩尔浓度为2.0×10-5mol/L的荧光探针溶液；
(2)荧光光谱的测定：向荧光探针溶液中加入待测饮用水，然后用pH＝7的二次水溶液进行定容至4ml，放置10-20分钟后，分别以固定激发波长342进行荧光发射光谱测定，并绘制激发出的该波长处的荧光强度的变化曲线；
(3)荧光光谱分析：计算荧光探针溶液中加入待测饮用水前后对应542nm下的荧光发射光谱强度变化值ΔF，即可对饮用水中的铁离子进行检测。
前述的饮用水中铁离子的检测方法，所述的荧光光谱分析是；在PH＝7时，当荧光探针溶液中加入待测饮用水前后对应542nm下的荧光发射光谱强度变化ΔF>200(a.u.)时，则表明待测饮用水中含有铁当荧光试剂中加入待测饮用水前后对应480nm下的荧光发射光谱强度变化ΔF<200(a.u.)时，则表明待测饮用水中不含铁离子。
前述的饮用水中铁离子的检测方法，所述探针T的分子式为C48H48N32O16@C21H22ClNO4。
前述的饮用水中铁离子的检测方法，所述的探针T是以八元瓜环Q[8]与黄藤素为原料制成。
前述的饮用水中铁离子的检测方法，所述八元瓜环Q[8]与黄藤素的摩尔比为1:1.5-2.5。
前述的饮用水中铁离子的检测方法，所述八元瓜环Q[8]与黄藤素的摩尔比为1:2。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、荧光分子探针，由于具有高灵敏度，测试成本低廉、样品处理及操作简单、测定方法快捷、实时检测等优点而备受青睐。因此设计对饮用水中Fe3+具有高灵敏度、高选择性的荧光探针具有较强的科学研究意义和实际应用价值。
2、本发明是基于普通八元瓜环可使黄藤素(PAL)的荧光发生增敏从而形成超分子配合物荧光探针T，当在荧光探针T中加入Fe3+后，这些离子破坏了探针T从而形成新的复合物，使探针荧光又发生猝灭，利用此种超分子化合物的荧光开关效应，从而建立的一种Fe3+的检测方法。
3、本发明所提供的Fe3+的检测方法较传统电感耦合等离子体原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱技术等检测技术更为快速、简单、灵敏。
因此，本发明探针能对饮用水中的铁离子进行检测，使用本发明探针检测时，具有较高灵敏度、样品处理简单、操作方便、测定快速以及实时检测的特点，成本低。
附图说明：
图1为荧光探针T在不同金属离子存在下的荧光光谱图；
图2为不同PH的标准曲线；
图3为荧光探针T的结构式。
具体实施方式
实施例1：
一种检测饮用水中铁离子的荧光探针T：由八元瓜环Q[8]与黄藤素按摩尔比为1:2制成。制成的探针T的分子式为C48H48N32O16@C21H22ClNO4。结构式见图3。
用上述探针T对饮用水中铁离子进行检测的方法，包括以下步骤：
(1)超分子荧光探针T标准溶液的配制：配制荧光探针溶液：准确称取15.08mg普通八元瓜环Q[8]及19.39mg黄藤素(PAL)各1份，分别用pH＝7的二次水溶液溶解并定容至100mL，之后移取20mL普通八元瓜环Q[8]的溶液和4mL黄藤素(PAL)的溶液到100mL容量瓶用pH＝7的二次水定容即可得到荧光探针T的标准溶液；
(2)试剂级的Fe3+金属离子(高氯酸盐)标准溶液的配制
准确称取708.4mg Fe(ClO4)3·xH2O用pH＝7的二次水溶液配制成10ml，摩尔浓度为2.0×10-1mol/L的标准溶液；
(3)荧光探针T在不同金属离子存在下的荧光光谱的绘制：浓度为2.00×10-5mol·L-1荧光探针溶液T的pH＝7的二次水溶液，分别不加金属离子或加入2.00×10-1mol·L-1碱金属离子Li+，Na+，K+，Rb+,碱土金属Mg2+，Ca2+，Sr2+,Ba2+,过渡金属Hg2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Al3+，Fe3+，Fe2+，Y2+,Cr3+,Mn2+稀土金属La3+,Ce3+,Pr3+,Nd3+,Sm3+,Eu3+,Gd3+,Tb3+,Dy3+,Ho3+,Er3+,Tm3+,Yb3+,Lu3+后的荧光光谱。
实验结果表明，在水溶液中，单独存在的荧光探针T固定激发波长342，狭缝10nm，电压500v时荧光发射波长542nm处荧光强度值强，Fe3+荧光光谱性质明显降低，实验结果表明荧光探针T对Fe3+有着很好的选择性；见图1。
(4)不同PH的标准曲线的绘制：
过渡金属：取4mL的圆底连盖离心管若干，分别每支加入2.0×10-5mol/L荧光探针T3mL后，在荧光探针T中分别准确加入(0-30.0μL)2.0×10-1mol/L Fe3+标准溶液，摇匀，室温放置10-20min后，用荧光比色皿，分别固定激发波长342进行荧光发射光谱测定，每组实验平行测定三次，以Fe3+与探针的摩尔比例浓度为横坐标，对应542nm下荧光发射光谱强度的强度变化值ΔF平均值为纵坐标绘制标准曲线。
实验结果表明PH＝7时，过渡金属中Fe3+响应的浓度线性范围为(0.0-100.0)×10-5mol/L，检出限分别为1.61×10-6。见图2。

Claims (7)

1.一种饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：以含有荧光探针T的试剂作为荧光试剂，并向荧光试剂中加入待测饮用水，然后通过固定波长的激光激发荧光试剂，并观测荧光试剂在加入待测饮用水前后的荧光发射光谱强度变化值ΔF，即可对饮用水中的铁进行检测。
2.如权利要求1所述的饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)配制荧光探针溶液：准确称取15.08mg八元瓜环Q[8]及19.39mg黄藤素，分别用pH＝7的二次水溶液溶解并定容至100mL，之后移取pH＝的20mL八元瓜环Q[8]的溶液和4mL黄藤素的溶液到100mL容量瓶用pH＝7的二次水定容，得到摩尔浓度为2.0×10-5mol/L的荧光探针溶液；
(2)荧光光谱的测定：向荧光探针溶液中加入待测饮用水，然后用pH＝7的二次水溶液进行定容至4ml，放置10-20分钟后，分别以固定激发波长342进行荧光发射光谱测定，并绘制激发出的该波长处的荧光强度的变化曲线；
(3)荧光光谱分析：计算荧光探针溶液中加入待测饮用水前后对应542nm下的荧光发射光谱强度变化值ΔF，即可对饮用水中的铁离子进行检测。
3.如权利要求2所述的饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：所述的荧光光谱分析是；在PH＝7时，当荧光探针溶液中加入待测饮用水前后对应542nm下的荧光发射光谱强度变化ΔF>200(a.u.)时，则表明待测饮用水中含有铁当荧光试剂中加入待测饮用水前后对应480nm下的荧光发射光谱强度变化ΔF<200(a.u.)时，则表明待测饮用水中不含铁离子。
4.如权利要求1所述的饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：所述探针T的分子式为C48H48N32O16@C21H22ClNO4。
5.如权利要求4所述的饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：所述的探针T是以八元瓜环Q[8]与黄藤素为原料制成。
6.如权利要求5所述的饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：所述八元瓜环Q[8]与黄藤素的摩尔比为1:1.5-2.5。
7.如权利要求6所述的饮用水中铁离子的检测方法，其特征在于：所述八元瓜环Q[8]与黄藤素的摩尔比为1:2。
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