CN110726718A - 一种水质硬度的检测试纸及其制备方法、检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及一种水质硬度的检测试纸及其制备方法、检测方法。该检测试纸由基片和依次粘贴在基片一端的第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块组成，所述四个显色试纸块均浸有含显色剂和络合剂的浸渍液，所述第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块浸有的浸渍液中显色剂与络合剂的质量比在30:135～40:50之间由小到大依次递增，或在40:50～30:135之间由大到小依次递减。本发明检测试纸可准确检测水质硬度，具有检验快速、简便、容易携带、准确、稳定的半定量等优点，不需要对比色标图，直接读出硬度值数值，测试更加方便快捷。

Description

一种水质硬度的检测试纸及其制备方法、检测方法
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及一种水质硬度的检测试纸及其制备方法、检测方法。
背景技术
水硬度，又称地下水硬度，指水中Ca2+、Mg2+离子的含量，即水中的碳酸钙含量。水的硬度对生活及工业用水影响极大，过硬的水煮食不易熟，洗涤时肥皂起沫少；硬水用于蒸汽锅炉，易生沉淀结成锅垢，不仅浪费燃料，又易引起爆炸；长期饮用高硬度的水，会引起心血管、神经、泌尿造血等系统的病变；沐浴时，头发、皮肤常有干涩、发紧的感觉，伤害皮肤加速衰老。
传统硬度测试试纸是根据试纸测试块的颜色梯度变化来判断水样中的硬度值大小，颜色变化快，梯度不明显，测试结果还需要对比色标，操作繁琐。如申请号为200410050283.7的专利公开的定量检测水质总硬度的试纸，根据水样中硬度值的大小不同，显示不同梯度的颜色变化，根据色标的颜色和测试条的颜色对比结果，读出硬度值大小。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水质硬度的检测试纸及其制备方法、检测方法。该检测试纸可准确、快速检测水质硬度，不需要对比色标图，可直接读出硬度值，操作更加简便。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水质硬度的检测试纸，由基片和依次粘贴在基片一端的第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块组成，所述四个显色试纸块均浸有含显色剂和络合剂的浸渍液，所述第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块浸有的浸渍液中显色剂与络合剂的质量比在30:135～40:50之间由小到大依次递增，或在40:50～30:135之间由大到小依次递减。
本发明检测试纸的反应原理为：络合剂(如EDTA-2Na)先与钙镁离子络合，显色剂(如铬黑T)与钙镁离子的络合能力大于络合剂，显色剂(如铬黑T)竞争钙镁离子进行显色。
本发明检测试纸上设置四个显色试纸块，四个显色试纸块上浸有特定浓度梯度的显色剂和络合剂，从而使四个显色试纸块在不同硬度值大小时显示红色或者绿色，相互组合之后，根据显色为红色的试纸块的个数确定水质的硬度。所述检测试纸具有检验快速、简便、容易携带、准确、稳定的半定量等优点，不需要对比色标图，直接读出硬度值数值，测试更加方便快捷。
一些实施方案中，所述第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块浸有的浸渍液中显色剂与络合剂的质量比依次为30:135、35:100、40:60、40:50，或依次为40:50、40:60、35:100、30:135。
一些具体实施方案中，所述显色剂为铬黑T或钙镁试剂。
一些具体实施方案中，所述络合剂为EDTA-2Na、EDTA-4Na。
一些实施方案中，所述基片为聚乙烯片或硬纸片，所述基片的长度为6～10cm，宽度是0.3～1cm
一些实施方案中，所述四个显色试纸块为层析试纸块，所述四个显色试纸块的面积均为0.09～1cm2，所述四个显色试纸块的两两间距为0-10mm。
一些实施方案中，所述浸渍液中除了显色剂和络合剂，还包括调色剂、表面活性剂、酸碱调节剂和乙醇水溶液。
一些实施方案中，所述调色剂为柠檬黄，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、吐温80、司盘80、十二烷基磺酸钠，所述酸碱调节剂为碳酸钠、三乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
一些实施方案中，所述显色剂为铬黑T，所述络合剂为EDTA-2Na，所述浸渍液由以下组分组成：0.6～0.8g/L铬黑T，1g/L碳酸钠，10vol％三乙醇胺，1～5g/L聚乙烯吡咯烷酮，1～2.7g/LEDTA-2Na，0.4～0.5g/L柠檬黄，25～50vol％乙醇水溶液。
一些实施方案中，聚乙烯吡咯烷酮优选为聚乙烯吡咯烷酮K30。
一些具体实施例中，所述浸渍液包括浸渍液1、浸渍液2、浸渍液3和浸渍液4，第一显色试纸块浸有浸渍液1，第二显色试纸块浸有浸渍液2，,第三显色试纸块浸有浸渍液3，第四显色试纸块浸有浸渍液4，各浸渍液组成如下：
浸渍液1：铬黑T 0.03g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na0.135g，柠檬黄0.025g，25ml水和25ml无水乙醇；
浸渍液2：铬黑T 0.035g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na0.1g，柠檬黄0.025g，25ml水和25ml无水乙醇；
浸渍液3：铬黑T 0.04g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na0.06g，柠檬黄0.02g，25ml水和25ml无水乙醇；
浸渍液4：铬黑T 0.04g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na0.05g，柠檬黄0.025g，25ml水和25ml无水乙醇。
本发明还提供了所述检测试纸的制备方法，包括如下步骤：
取四个试纸块分别浸入浸渍液，完全浸润后取出，干燥，得到第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块；
将第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块顺序粘贴在基片一端，或
将第四显色试纸块、第三显色试纸块、第二显色试纸块和第一显色试纸块依次粘贴在基片一端。
本发明检测试纸条的制备中，粘贴时，在距离基片末端0～6mm的位置开始粘贴，将第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块依次粘贴在基片一端，各试纸块间距为0-6mm。
一些实施方案中，所述干燥具体为鼓风干燥。一些具体实施方案中，鼓风干燥的温度为70℃.
本发明还提供一种利用所述检测试纸检测水质硬度的方法，包括如下步骤：
将所述检测试纸浸入待测样品中显色，统计显色为红色的色块个数，按照以下方法确定水质的硬度值ρ：
若有4个显红色的试纸块，则ρ≥425mg/L；
若有3个显红色的试纸块，1个显绿色的试纸块，则250≤ρ＜425mg/L；
若有2个显红色的试纸块，1个显绿色的试纸块，则120≤ρ＜250mg/L；
若有1个显红色的试纸块，3个显绿色的试纸块，则50≤ρ＜120mg/L；
若有0个显红色的试纸块，则0≤ρ＜50mg/L。
一些实施方案中，浸入待测样品的时间为1s。
一些实施方案中，显色时间为60s，即60后观察显色情况。
本发明提供的水质硬度的检测试纸，由基片和依次粘贴在基片一端的第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块组成，所述四个显色试纸块均浸有含显色剂和络合剂的浸渍液，所述第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块浸有的浸渍液中显色剂与络合剂的质量比在30:135～40:50之间由小到大依次递增，或在40:50～30:135之间由大到小依次递减。该检测试纸可准确检测水质硬度，即水中碳酸根离子和碳酸氢根离子的总和，具有检验快速、简便、容易操作、容易携带、准确、稳定的半定量等优点，只需要计算测试块变红的个数来读取硬度值，不需要对比色标图，直接读出硬度值数值，测试更加方便快捷，而且不需要仔细辨别颜色的梯度变化，避免了颜色梯度变化不明显造成误差，适用于自来水、泳池水、海水等多种水质样品的测试。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示本发明检测试纸的结构示意图，其中，1示第一显色试纸块，2示第二显色试纸块为，3示第三显色试纸块，4示第四显色试纸块，5示基片。
具体实施方式
本发明公开了一种水质硬度的检测试纸及其制备方法、检测方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
S1、浸渍溶液的配制
浸渍液1：称取铬黑T 0.03g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na 0.135g，柠檬黄0.025g，加入25ml水和25ml无水乙醇，超声溶解搅拌均匀，取试纸完全浸润后，置于70℃烘箱中鼓风干燥，获得第一显色试纸块；
浸渍液2：称取铬黑T 0.035g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K300.25g，EDTA-2Na 0.1g，柠檬黄0.025g，加入25ml水和25ml无水乙醇，超声溶解搅拌均匀，取试纸完全浸润后，置于70℃烘箱中鼓风干燥，获得第二显色试纸块；
浸渍液3：称取铬黑T 0.04g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na 0.06g，柠檬黄0.02g，加入25ml水和25ml无水乙醇，超声溶解搅拌均匀，取试纸完全浸润后，置于70℃烘箱中鼓风干燥，获得第三显色试纸块；
浸渍液4：称取铬黑T 0.04g，无水碳酸钠0.05g，三乙醇胺0.5ml，K30 0.25g，EDTA-2Na 0.05g，柠檬黄0.025g，加入25ml水和25ml无水乙醇，超声溶解搅拌均匀，取中性滤纸完全浸润后，置于70℃烘箱中鼓风干燥，获得第四显色试纸块；
S2、用双面胶将第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块顺序粘贴于基片上，横向宽度为5mm，再切成纵向5mm宽的试纸条，得到本发明检测试纸。其中，基片是聚乙烯片，基片长度是10cm，宽度是1cm；显色试纸块是中性滤纸试纸块，显色试纸块面积是1cm2，显色试纸块的间距为0。
检测试纸的结构如图1所示。
测试例1
先精密称取氯化钙140mg至100ml容量瓶中，加去离子水定容，摇匀，并且依次稀释至425mg/L、250mg/L、120mg/L、50mg/L、25mg/L的梯度溶液，即得标准溶液。
取实施例1的检测试纸，分别浸入以上标准溶液中，1s后取出，甩去多余液体，60s后观察，统计显红色的色块个数，结果见表1.
表1
水质硬度值 显红色的显色试纸块
425mg/L 4个红色块，即0个绿色块
250mg/L 3个红色块1个绿色块
120mg/L 2个红色块2个绿色块
50mg/L 1个红色块3个绿色块
25mg/L 0个红色块，即4个绿色块
根据表1结果，可以确定利用本发明检测试纸检测水质硬度，可通过以下方法对水质硬度值ρ进行判读：
若有4个显红色的试纸块，则ρ≥425mg/L；若有3个显红色的试纸块，1个显绿色的试纸块，则250≤ρ＜425mg/L；若有2个显红色的试纸块，2个显绿色的试纸块，则120≤ρ＜250mg/L；若有1个显红色的试纸块，3个显绿色的试纸块，则50≤ρ＜120mg/L；若有0个显红色的试纸块，则0≤ρ＜50mg/L。
测试例2
取实施例1的检测试纸以及市售试纸1(陆恒)和试纸2(默克)，分别浸入样品液(如自来水、纯化水、矿泉水)中1s后取出，甩去多余液体，60s后观察，统计显红色的色块个数，按照测试例1的判读方法读出水中硬度的值ρ。结果见表2。
表2
Figure BDA0002260691850000061
Figure BDA0002260691850000071
通过上述实验结果可见，市售试纸需要色标，而且颜色梯度不明显，读数误差大。本发明的试纸只需要计算红色色块个数，即可得出结果，不需要另外的色标，方便快捷，简单实用，本发明的检测试纸具有明显的优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水质硬度的检测试纸，其特征在于，由基片和依次粘贴在基片一端的第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块组成，所述四个显色试纸块均浸有含显色剂和络合剂的浸渍液，所述第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块浸有的浸渍液中显色剂与络合剂的质量比在30:135～40:50之间由小到大依次递增，或在40:50～30:135之间由大到小依次递减。
2.根据权利要求1所述的检测试纸，其特征在于，所述第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块浸有的浸渍液中显色剂与络合剂的质量比依次为30:135、35:100、40:60、40:50，或依次为40:50、40:60、35:100、30:135。
3.根据权利要求1所述的检测试纸，其特征在于，所述显色剂为铬黑T或钙镁试剂。
4.根据权利要求1所述的检测试纸，其特征在于，所述络合剂为EDTA-2Na或EDTA-4Na。
5.根据权利要求1所述的检测试纸，其特征在于，所述基片为聚乙烯片或硬纸片，所述基片的长度为6～10cm，宽度是0.3～1cm；所述四个显色试纸块为中性滤纸试纸块，所述四个显色试纸块的面积均为0.09～1cm2，所述四个显色试纸块的两两间距为0-10mm。
6.根据权利要求1所述的检测试纸，其特征在于，所述浸渍液还包括调色剂、表面活性剂、酸碱调节剂和乙醇水溶液。
7.根据权利要求6所述的检测试纸，其特征在于，所述调色剂为柠檬黄，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、吐温80、司盘80、十二烷基磺酸钠，所述酸碱调节剂为碳酸钠、三乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的检测试纸，其特征在于，所述显色剂为铬黑T，所述络合剂为EDTA-2Na，所述浸渍液由以下组分组成：0.6～0.8g/L铬黑T，1g/L碳酸钠，10vol％三乙醇胺，1～5g/L聚乙烯吡咯烷酮，1～2.7g/L EDTA-2Na，0.4～0.5g/L柠檬黄，25～50vol％乙醇水溶液。
9.权利要求1～8任一项所述的检测试纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
取四个试纸块分别浸入浸渍液，完全浸润后取出，干燥，得到第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块；
将第一显色试纸块、第二显色试纸块、第三显色试纸块和第四显色试纸块依次粘贴在基片一端，或
将第四显色试纸块、第三显色试纸块、第二显色试纸块和第一显色试纸块依次粘贴在基片一端。
10.利用权利要求1至8任一项所述检测试纸检测水质硬度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述检测试纸浸入待测样品中1s，60s后观察，统计显色为红色的色块个数，按照以下方法确定水质的硬度值ρ：
若有4个显红色的试纸块，则ρ≥425mg/L；
若有3个显红色的试纸块，1个显绿色的试纸块，则250≤ρ＜425mg/L；
若有2个显红色的试纸块，2个显绿色的试纸块，则120≤ρ＜250mg/L；
若有1个显红色的试纸块，3个显绿色的试纸块，则50≤ρ＜120mg/L；
若有0个显红色的试纸块，则0≤ρ＜50mg/L。
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