CN109900692B - 绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用 - Google Patents
绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109900692B CN109900692B CN201910268381.4A CN201910268381A CN109900692B CN 109900692 B CN109900692 B CN 109900692B CN 201910268381 A CN201910268381 A CN 201910268381A CN 109900692 B CN109900692 B CN 109900692B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gel
- mercury
- mercury ions
- cmc
- silver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- -1 mercury ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 51
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 33
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 14
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N azane silver Chemical compound N.[Ag] PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims abstract description 10
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- BQPIGGFYSBELGY-UHFFFAOYSA-N mercury(2+) Chemical compound [Hg+2] BQPIGGFYSBELGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 7
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000645 Hg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CBBVHSHLSCZIHD-UHFFFAOYSA-N mercury silver Chemical compound [Ag].[Hg] CBBVHSHLSCZIHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 claims description 2
- 235000010378 sodium ascorbate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229960005055 sodium ascorbate Drugs 0.000 claims description 2
- PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M sodium ascorbate Substances [Na+].OC[C@@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M 0.000 claims description 2
- PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M sodium-L-ascorbate Chemical group [Na+].OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 90
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 9
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 1,5-Diphenyl-3-thiocarbazone Chemical compound C=1C=CC=CC=1N=NC(=S)NNC1=CC=CC=C1 UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 3
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015197 apple juice Nutrition 0.000 description 2
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002795 fluorescence method Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000512259 Ascophyllum nodosum Species 0.000 description 1
- 208000005623 Carcinogenesis Diseases 0.000 description 1
- 241000252233 Cyprinus carpio Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 150000001448 anilines Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000036952 cancer formation Effects 0.000 description 1
- 231100000504 carcinogenesis Toxicity 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052956 cinnabar Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 235000020379 cucumber juice Nutrition 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 229960002523 mercuric chloride Drugs 0.000 description 1
- LWJROJCJINYWOX-UHFFFAOYSA-L mercury dichloride Chemical compound Cl[Hg]Cl LWJROJCJINYWOX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- QXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemercury Chemical compound [Hg]=S QXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用，涉及凝胶的制备技术领域。其制备方法包括：将羧甲基纤维素钠加入至蒸馏水中，配制成质量分数为0.1‑0.2％的羧甲基纤维素钠溶液A；用硝酸银、氨水和蒸馏水配制0.05‑0.20mol/L的银氨络离子溶液B；搅拌下，将30‑80μL的银氨络离子溶液B加入至40‑70μL的羧甲基纤维素钠溶液A中，设置一定温度搅拌，再向其中加入还原剂，反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶，并将其避光保存。本发明制备得到的凝胶对汞离子有高度选择性，不受其他金属离子的干扰，同时灵敏度高，可适用于绝大多数水源、水果、蔬菜的即时、即地检测。
Description
技术领域
本发明涉及凝胶的制备技术领域，具体涉及一种可高效检测汞离子的凝胶的制备方法及应用。
背景技术
中国用汞的历史悠久。距今6000多年，浙江余姚县河姆渡遗址中就有外涂朱砂(HgS)的漆碗。在江浙一带的良渚文化(距今5300-4300年左右)、西北马家窑文化(约公元前5000年-前4000年)、四川广汉三星堆(距今约有5000至3000年历史)、在河南殷虚(距今约有3300余年)等遗址曾发现用朱砂涂染的装饰品和甲骨文。据史记记载，秦陵(距今2200余年)地宫用汞作为江河湖海，致使现在墓陵周围土壤的含汞量最高高于毗邻地区的8倍。目前，中国已经成为世界上最大的汞生产和汞消费国家，中国汞消费量超过1000t/a，约占世界消费总量的50％。随着人类生活逐步进入工业化和现代化，污染对人类和生态的威胁也与日俱增。
目前常见的汞污染种类主要有：节能灯的节能荧光管中含有汞、农业化肥和农药的使用过程中也会造成汞的排放及大气污染源中排放的汞，而汞对人体健康的危害与汞的化学形态、环境条件和侵入人体的途径、方式有关。已有相关研究证明汞对人体的危害是不可估量的，其中甚至会通过母婴传播。因此，为了预防汞对人类的危害，除了在源头上消除汞污染的产生和排放以外，若能够及时、准确的测定和判断环境和食品的汞含量是否超标也是同样的重要。
对于汞含量的测定方法，现有技术中采用的测定方法主要有仪器测定法和双硫腙比色法，其中，仪器测定法例如：冷原子吸收法(AAS)、塞曼效应原子吸收法(AAS)、冷院系荧光法(AFS)、氢化物发生-原子荧光法(AFS)、等离子体无机质谱法(ICP-MS)。业内有关专家指出：这些仪器一次购置费用都在几十万、乃至百万元人民币，每年的维护费和运行费都不下80万元。最大的缺点是不能即时、即地的快速检测，专业人员从取样到出结果至少需要2-3d的时间。对老百姓来说要用此技术判断饮用水、食品、土壤等是否汞超标是不可能的。仪器法还存在操作繁琐、需要技术专业人员操作的缺陷。而双硫腙比色法灵敏度低、萃取剂用量大、氯仿对人体有害，有致癌的风险。双硫腙还可与20多种金属离子反应，抗干扰能力差，需要采取屏蔽手段。
综上所述，为避免汞对人体的危害或对环境的污染，汞离子的检测亟需要一种既廉价、易操作，又能满足即时即地、快速检测的新技术。
申请号201310463427.0公开了一种含巯基化合物的超分子凝胶测定汞离子的方法，原理是超分子水凝胶从凝胶态转化为凝胶态，凝胶态的重量变化与汞离子的加入量成正比，通过称取剩余凝胶态的重量来定量计算，但存在反应时间长(需要5-6h)，凝胶从凝胶中精准分离困难、灵敏度低的缺陷；申请号201810242879.9公开了一种用于水质中金属离子含量检测的有机化合物，所述化合物包含取代或未取代的N-乙酸基-N-甲基吡啶苯胺作为金属离子络合体，并在其分子的对位引入生色基团或荧光基团。该方法适用于锌离子的测定，但存在对汞离子选择性较差、灵明度低、苯胺类化合物对环境有污染等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用，该方法制备得到的凝胶对汞离子有高度选择性，不受其他金属离子的干扰，同时灵敏度高，检测限达到1.8×10-8mol/L(0.0036mg/L)，可适用于绝大多数水源、水果、蔬菜的即时、即地检测。
本发明的任务之一在于提供一种检测汞离子的凝胶的制备方法，其采用了如下技术方案：
一种检测汞离子的凝胶的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
a、将羧甲基纤维素钠加入至蒸馏水中，配制成质量分数为0.1-0.2％的羧甲基纤维素钠溶液A；
b、用硝酸银、氨水和蒸馏水配制0.05-0.20mol/L的银氨络离子溶液B；
c、搅拌下，将30-80μL的银氨络离子溶液B加入至40-70μL的羧甲基纤维素钠溶液A中，温度30-80℃，搅拌10-30min，再加入50μL的0.05-0.2mol/L的还原剂，继续搅拌反应15-35min，反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶。
作为本发明的一个优选方案，上述的还原剂为抗坏血酸钠盐、葡萄糖、联氨或者它们的混合物。
本发明的另一任务在于提供上述凝胶的应用。
一种检测汞离子的凝胶的制备方法制备得到的凝胶在汞离子半定量检测中的应用，依次包括以下步骤：
第一步、取出一定量的凝胶，用超纯水稀释得稀释后的凝胶；
第二步、取一定量的稀释后的凝胶置于容器中，并向所述容器中加入待测试样，摇荡30-60s钟；
第三步、观察颜色的变化，若凝胶由亮黄色变为无色表明试样含有汞离子，浓度≥1.8×10-8mol/L。
进一步的，第二步中稀释后的凝胶与待测试样的体积配比为3:1。
进一步的，上述的待测试样为水、水果、蔬菜或水产品。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
(1)高度选择性。仅对汞离子响应，对其它金属离子不响应，不反应。
(2)测定快速。30-60s可以定性地看到结果，能做到即时即地地定性测定。即使是用紫外分光光度计来定量测定，也可以做到10min内出来测定结果。
(3)测试费用低廉。定性测试，每次仅用3mL凝胶，成本在一元人民币左右；定量测定，紫外可见分光光度计设备费2万元以内，运行维护费用很低，每次测试仅用10mL凝胶，总费用不超过十元人民币。
(4)环境友好。CMC/AgNPs凝胶制备所用材料都是环境友好型的绿色材料和试剂，对人体和环境无害。
(5)灵敏度高。虽然方法极其简便，但对试样的检出限为1.8×10-8mol/L(0.00361mg/L)，灵敏度很高，适用于绝大多数水源、水果、蔬菜、水产品的检测。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为以吸光度A为纵坐标，以波长λ为横坐标作图得不同汞离子浓度的试样的全波长扫描图；
图2为以吸光度变量ΔA为纵坐标，以汞离子浓度C为横坐标作图得到的标准曲线；
图3为CMC/AgNPs凝胶的TEM图片；
图4为CMC/Ag-HgNPs凝胶的TEM图片。
具体实施方式
本发明提出了一种绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明所选原料均可通过商业渠道购买获得。原料羧甲基纤维素钠以下简称CMC。
实施例1：
1、CMC/AgNPs凝胶的制备，具体包括以下步骤：
(1)将CMC加入超纯蒸馏水中，配制成质量分数为0.1％CMC溶液A；
(2)用硝酸银、氨水和超纯蒸馏水配制0.1mol/L银氨络离子溶液B；
(3)室温、搅拌下，将50μL的B加入50μL的A中，在50℃搅拌20min，再加入50μL的0.12mol/L的Vc，继续搅拌反应25min反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶C；
(4)将凝胶C避光保存。
2、检测Hg2+的定性判断和浓度的定量计算：
(1)取出定量的凝胶C，用超纯水稀释3倍得凝胶D；
(2)取凝胶D 3mL置于玻璃试管中，加入1mL的待测水样a，摇荡45s钟。观察颜色的变化。
(3)结果判断：凝胶D由亮黄色变为无色，表明试样a含有汞离子，且浓度≥1.8×10-8mol/L(0.00361mg/L)。
(4)汞离子浓度凝胶C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区水样a 1mL，摇荡45s，转移至比色皿中，测其吸光度变量ΔA＝0.581，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝80.34μmol/L＝80.34X 10-6mol/L＝80.34X10-6X200.59g/L＝0.0161g/L＝16.1mg/L。
实施例2：
1、CMC/AgNPs凝胶的制备：
(1)将CMC加入超纯蒸馏水中，配制成质量分数0.2％CMC溶液A；
(2)用硝酸银、氨水和超纯蒸馏水配制0.20银氨络离子溶液B；
(3)搅拌下，将80μL的B加入70μL的A中，在80℃搅拌10min，再加入50μL的0.2mol/L的葡萄糖，继续搅拌反应35min反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶C；
(4)将凝胶C避光保存。
2、检测Hg2+的定性判断和浓度的定量计算：
(1)取出定量的C，用超纯水稀释3倍得D；
(2)取D 3mL置于玻璃试管中，加入1mL的待测汞离子某污染区水样b，摇荡60秒钟。观察颜色的变化。
(3)结果判断：凝胶D由亮黄色变为无色，表明试样含有汞离子，且浓度≥1.8×10- 8mol/L(0.00361mg/L)。
(4)汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区水样b 1mL，摇荡60s，转移至比色皿中，测其吸光度变量ΔA＝0.327，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝44.06μmol/L＝8.8mg/L。
实施例3：
1、CMC/AgNPs凝胶的制备：
(1)将CMC加入超纯蒸馏水中，配制成质量分数为0.15％的CMC溶液A；
(2)用硝酸银、氨水和超纯蒸馏水配制0.05银氨络离子溶液B；
(3)搅拌下，将30μL的B加入40μL的A中，在30℃搅拌20min，再加入50μL的0.05mol/L的联氨，继续搅拌反应15min，反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶C；
(4)将凝胶C避光保存。
2、检测Hg2+的定性判断和浓度的定量计算：
(1)取出定量的凝胶C，用超纯水稀释3倍得凝胶D；
(2)取凝胶D 3mL置于玻璃试管中，加入1mL的待测汞离子某污染区水样c，摇荡30秒钟。观察颜色的变化。
(3)结果判断：凝胶的亮黄色变浅，表明试样中含有汞离子，且浓度≥1.8×10- 8mol/L(0.00361mg/L)。
(4)汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区试样1mL，摇荡30s，转移至比色皿中，测其吸光度ΔA＝0.147，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝18.34μmol/L＝0.00368mg/L。
实施例4：
1、CMC/AgNPs凝胶的制备：
(1)将CMC加入超纯蒸馏水中，配制成质量分数为0.15％CMC溶液A；
(2)用硝酸银、氨水和超纯蒸馏水配制0.05银氨络离子溶液B；
(3)搅拌下，将30μL的B加入40μL的A中，在30℃搅拌20min，再加入50μL的0.05mol/L的联氨，继续搅拌反应15min，反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶C；
(4)将凝胶C避光保存。
2、检测Hg2+的定性判断和浓度的定量计算：
(1)取出定量的凝胶C，用超纯水稀释3倍得凝胶D；
(2)取凝胶D 3mL置于玻璃试管中，加入1mL的待测汞离子某无污染区水样d，摇荡30秒钟。观察颜色的变化。
(3)结果判断：凝胶的亮黄色无变化，表明试样中不一定含有汞离子，如果有，浓度<1.8×10-8mol/L(0.00361mg/L)，超出了本方法的检测范围。
(4)汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某无污染区试样1mL，摇荡30s，转移至比色皿中，测其吸光度ΔA＝0.075，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝8.06μmol/L＝0.00162mg/L。由于该数据低于检出限浓度0.00361mg/L，不再符合线性方程，所以该数据不可靠，判为无效数据。需再用仪器法做补充检测、验证。
实施例5：
同实施例1，仅将0.12mol/L的Vc替换为0.12mol/L的质量比为1：1的Vc和葡糖糖的混合物。
定性结果相同，定量结果C＝14.7mg/L。相对误差＝(15.4-16.1)÷16.1X100％＝-4.3％。
实施例6：
同实施例1，仅将0.12mol/L的Vc替换为0.12mol/L的质量比为1：1的Vc和联氨的混合物。
定性结果相同，定量结果C＝16.5mg/L。相对误差＝2.5％。
实施例7：
同实施例1，仅将0.12mol/L的Vc替换为0.12mol/L的质量比为1：1的联氨和葡糖糖的混合物。
定性结果相同，定量结果C＝16.2mg/L。相对误差＝0.6％。
实施例8：
同实施例1，仅将水样a替换为苹果汁过滤液。
定性结果与定量结果与实施例4近似，不合适用该方法测定。
苹果汁用市售榨汁机榨汁后用400目滤布过滤，取澄清液使用。下同。
实施例9：
同实施例1，仅将水样a替换为黄瓜汁过滤液。
结果同实施例8。
实施例10：
同实施例1，仅将水样a替换为油菜汁过滤液。
结果判断：凝胶的亮黄色变浅，表明试样中含有汞离子，且浓度≥1.8×10-8mol/L(0.00361mg/L)。
汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区试样1mL，摇荡30s，转移至比色皿中，测其吸光度ΔA＝0.159，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝20.06μmol/L＝0.00402mg/L。
实施例11：
同实施例1，仅将水样a替换为玉米汁过滤液。
结果同实施例8。
实施例12：
同实施例1，仅将水样a替换为海带汁过滤液。
结果同实施例8。
实施例13：
同实施例1，仅将水样a替换为牡蛎肉粉碎汁过滤液。
结果判断：凝胶的亮黄色明显变浅，表明试样中含有汞离子，且浓度≥1.8×10- 8mol/L(0.00361mg/L)。
汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区试样1mL，摇荡30s，转移至比色皿中，测其吸光度ΔA＝0.218，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝28.49μmol/L＝0.00572mg/L。
实施例14：
同实施例1，仅将水样a替换为鲤鱼粉碎汁过滤液。
结果判断：凝胶的亮黄色明显变浅，表明试样中含有汞离子，且浓度≥1.8×10- 8mol/L(0.00361mg/L)。
汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区试样1mL，摇荡30s，转移至比色皿中，测其吸光度ΔA＝0.301，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝40.34μmol/L＝0.0809mg/L。
实施例15：
同实施例1，仅将水样a替换为氯化汞标准溶液，含有汞离子浓度为38.38μmol/L,亦即0.077mg/L。
结果判断：凝胶的亮黄色明显变浅，表明试样中含有汞离子，且浓度≥1.8×10- 8mol/L
(0.00361mg/L)。
汞离子浓度C的定量计算：
设置紫外可见分光光度计最大吸收波长为410nm，取3mLD凝胶于试管中，加入待测汞离子某污染区试样1mL，摇荡30s钟，转移至比色皿中，测其吸光度ΔA＝0.286，利用公式ΔA＝0.007C+0.0186，求出汞离子浓度C＝38.20μmol/L＝0.00766mg/L，绝对误差0.52％。
实施例15用于验证本方法的可靠性。由于绝对误差为0.52％，判定为“具有可靠性”。
与本发明相关的实验主要有：
最大吸收波长、标准曲线的绘制及其实验：
将合成的凝胶用超纯水稀释三倍的凝胶D，取3mL凝胶D置于比色皿中，以超纯蒸馏水为参比，用751MC紫外可见光光度计，在300-600nm波长范围内扫描，得到吸收光谱(参见图1)。然后加入0.3μL、10-3mol/L的Hg2+溶液(凝胶中CHg2+＝10-7mol/L)摇匀后再测其紫外光谱。最后按上述方法依次测定分别加入3μL(10-6mol/L)、6μL(2×10-6mol/L)，9μL(3×10- 6mol/L)，15μL(5×10-6mol/L)、30μL(10×10-6mol/L)、45μL(15×10-6mol/L)、60μL(20×10- 6mol/L)、150μL(50×10-6mol/L)的Hg2+溶液的紫外可见全扫描光谱，便得到图1。从紫外可见光谱可以看出，最大吸收波长为410nm，而且随着汞离子浓度的增加，纳米银的吸光度逐渐减弱。
将吸光度的改变值与汞离子的浓度做线性耦合得到图2。从图2可以看出汞离子的浓度C和吸光度变量ΔA呈线性关系，线性相关性系数R2＝0.995，符合朗伯-比尔定律。线性方程为ΔA＝0.007C+0.0186，利用检测限的公式(LOD＝3δ/斜率，δ是仪器的标准偏差)求得检测限为1.8×10-8mol/L。
CMC/AgNPs凝胶的对汞离子的选择性实验：
将相同浓度(15μL,10-2mol/L)的离子Mg2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ca2+、Fe3+、Fe2 +、K+、Na+、Ba2+、Al3+、Pb2+和Hg2+分别加入到3mL的CMC/AgNPs凝胶稀释液D中，摇荡30s钟，观察颜色变化。实验发现：只有加Hg2+离子后亮黄色的凝胶褪色变成无色，而加入其它离子时，凝胶的颜色几乎没有变化，证明本发明所制备的CMC/AgNPs凝胶对Hg2+离子有高度选择性，对其他金属离子不响应，所以不受其它金属离子的干扰，确保了检测的灵敏度。
CMC/AgNPs凝胶的对汞离子的灵敏性实验：
为了检测凝胶对汞离子的灵敏性，将1mmol/L的汞离子从0.3μL(10-7mol/L)(开始加入0.3μL，当加入总量3μL时再加入3μL)到150μL(50μmol/L)依次加入到3mL的凝胶D中。实验得出：凝胶的颜色随着汞离子浓度的增加，吸光度逐渐减弱，颜色逐渐减弱，最后变成无色，检测限(最低汞离子浓度)为1.8×10-8mol/L(0.0036mg/L)。
图3为CMC/AgNPs凝胶的TEM图片。由此可见，凝胶中纳米银粒径10-40nm，平均粒径25nm，未聚集，分散性好。
图4为CMC/Ag-HgNPs凝胶的TEM图片。由此可见，凝胶中纳米银汞合金粒径10-200nm，平均粒径55nm，聚集现象明显。由于加入汞离子后，凝胶中的纳米银和汞离子发生氧化还原反应生成银汞合金，所以凝胶从亮黄色变为无色。
本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种检测汞离子的凝胶在汞离子半定量检测中的应用，所述检测汞离子的凝胶为CMC/AgNPs凝胶，其特征在于，依次包括以下步骤：
第一步、取出一定量的凝胶，用超纯水稀释3倍得稀释后的凝胶；
第二步、取一定量的稀释后的凝胶置于容器中，并向所述容器中加入待测试样，摇荡30-60s；
第三步、观察颜色的变化，若凝胶由亮黄色变为无色表明试样含有汞离子，浓度≥1.8×10-8 mol/L；
所述第二步中，稀释后的凝胶与待测试样的体积配比为3:1；
所述第三步中，加入汞离子后，凝胶中的纳米银和汞离子发生氧化还原反应生成银汞合金，凝胶从亮黄色变为无色；
所述CMC/AgNPs凝胶采用以下步骤制备：
a、将羧甲基纤维素钠（CMC）加入至蒸馏水中，配制成质量分数为0.1-0.2%的羧甲基纤维素钠溶液A；
b、用硝酸银、氨水和蒸馏水配制0.05-0.20mol/L的银氨络离子溶液B；
c、搅拌下，将30-80 μL的银氨络离子溶液B加入至40-70 μL的羧甲基纤维素钠溶液A中，温度30-80℃，搅拌10-30min，再加入50μL的0.05-0.2mol/L的还原剂，继续搅拌反应15-35min，反应结束，得到亮黄色CMC/AgNPs凝胶；
所述的还原剂为抗坏血酸钠盐、葡萄糖、联氨或者它们的混合物；
所述CMC/AgNPs凝胶中纳米银粒径为10-40nm，平均粒径25nm，未聚集。
2.根据权利要求1所述的一种检测汞离子的凝胶在汞离子半定量检测中的应用，其特征在于：所述的待测试样为水、水果、蔬菜或水产品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910268381.4A CN109900692B (zh) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | 绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910268381.4A CN109900692B (zh) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | 绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109900692A CN109900692A (zh) | 2019-06-18 |
| CN109900692B true CN109900692B (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=66954519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910268381.4A Expired - Fee Related CN109900692B (zh) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | 绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109900692B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114736415A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-12 | 武汉工程大学 | 一种银纳米颗粒@纤维素膜及其原位合成方法和应用 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101450385B (zh) * | 2008-12-30 | 2011-01-26 | 天津大学 | 采用羧甲基纤维素钠制备纳米银胶体水溶液的方法 |
| CN103217416B (zh) * | 2013-03-20 | 2015-03-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 检测二价汞离子的检测组合物、方法与试剂盒 |
| CN103163095A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-19 | 江南大学 | 基于纳米银的可视化多功能检测方法 |
| CN103726407A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-16 | 福建农林大学 | 一种阴离子羧甲基纤维素包裹纳米银多功能造纸助剂及其制备方法 |
| CN103884669B (zh) * | 2014-03-31 | 2016-03-30 | 湖南大学 | 检测汞离子用纳米银探针的制备方法及其应用 |
| CN105699370B (zh) * | 2016-01-20 | 2018-09-18 | 江西华清博恩生物科技有限公司 | 羊水检测指示剂组合物、其制备和相应的羊水检测护垫 |
| CN106770255A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-05-31 | 青岛科技大学 | 汞离子检测试纸及其制备方法和检测方法 |
-
2019
- 2019-04-04 CN CN201910268381.4A patent/CN109900692B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109900692A (zh) | 2019-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Afkhami et al. | Construction of a chemically modified electrode for the selective determination of nitrite and nitrate ions based on a new nanocomposite | |
| Bağ et al. | Determination of Cu, Zn, Fe, Ni and Cd by flame atomic absorption spectrophotometry after preconcentration by Escherichia coli immobilized on sepiolite | |
| Lu et al. | Deep learning-assisted smartphone-based ratio fluorescence for “on–off-on” sensing of Hg2+ and thiram | |
| Terra et al. | Solvent extraction-spectrophotometric determination of nickel (II) in natural waters using di-2-pyridyl ketone benzoylhydrazone | |
| CN110118769B (zh) | 一种用于检测重金属离子的金纳米粒子及其制备方法 | |
| Li et al. | Fabricating a nano-bionic sensor for rapid detection of H2S during pork spoilage using Ru NPs modulated catalytic hydrogenation conversion | |
| CN103558336A (zh) | 便携式食品安全检测试剂及其制备方法与应用 | |
| CN114518358A (zh) | 农药残留检测用三色传感探针及其制备方法、应用和深度学习的视觉智能监测装置及方法 | |
| CN109900692B (zh) | 绿色高效检测汞离子的凝胶的制备方法及该凝胶的应用 | |
| CN103487430B (zh) | 一种三价铝离子检测试剂及检测方法 | |
| Amin et al. | Construction of an optical sensor for molybdenum determination based on a new ionophore immobilized on a polymer membrane | |
| Zhang et al. | The dual-mode platform based on cysteamine-stabilized gold nanoparticles for the high throughput and on-site detection of bongkrekic acid | |
| CN109900691B (zh) | 快速检测汞离子的试纸、制备方法及其应用 | |
| Acosta et al. | Sonochemical Synthesized Manganese Oxide nanoparticles as fluorescent sensor for selenium (IV) quantification. Application to Food and Drink Samples | |
| CN110243814B (zh) | 铅离子检测指示剂及其应用 | |
| CN109053711B (zh) | 一种用于汞离子检测的探针化合物及其制备方法和应用 | |
| CN108195830B (zh) | 一种用于痕量铜离子的可视化检测方法 | |
| CN111912840A (zh) | 一种酿造食醋总酸是否合格的快速检测方法 | |
| EP3467476B1 (en) | Colorimetric sensing based on silver nanoparticles for the determination of volatile sulfur compounds | |
| CN113588606B (zh) | 非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、方法及应用 | |
| CN114047169B (zh) | 一种基于金属纳米团簇的硫化氢检测方法 | |
| CN113984726B (zh) | 一种氨基苯硼酸功能化磁珠/乙二醛修饰dna检测汞离子的方法 | |
| CN113758908B (zh) | 一种快速荧光检测铬含量的方法 | |
| CN1286402A (zh) | 环境水常见污染物快速检测用五种试纸的制作方法 | |
| CN113624700A (zh) | 一种检测对硝基苯酚的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211126 |