CN113189090A - 可视化甲醛检测凝胶芯片、便携式甲醛检测装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了可视化甲醛检测凝胶芯片、便携式甲醛检测装置及其制备方法，可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法包括：配制碱性间苯三酚溶液；配制凝胶前驱体溶液；采用原位复合法或溶液吸附法制备可视化甲醛检测凝胶芯片。可视化甲醛检测凝胶芯片则采用上述方法制备得到。便携式甲醛检测装置包括上述可视化甲醛检测凝胶芯片。便携式甲醛检测装置的制备方法包括：以具有容纳腔的透明面板作为模具并采用上述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法制备得到包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板；将透明面板与配置的折叠支架和至少一张比色标记卡组装或不组装后密封包装得到便携式甲醛检测装置。本发明体积小、结构简单、成本低、安全无毒且便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及甲醛检测的技术领域，更具体地讲，涉及一种可视化甲醛检测凝胶芯片、便携式甲醛检测装置及其制备方法。
背景技术
甲醛是一种具有强烈刺激气味且有较高毒性的气体，它广泛存在于粘合剂、涂料、纺织品、胶合板和油漆，是最主要的室内污染物之一并且浓度逐年上升。甲醛被世界卫生组织确定为一类致癌物和致畸形物质，是公认的变态反应源及潜在的强致突变物之一。孕妇和儿童对甲醛尤为敏感，我国每年有大量孕妇、儿童在搬入新家后有甲醛过敏症状，出现咳嗽、气喘、头晕等现象。室内环境中甲醛主要存在于人造面板及其粘合剂中，如衣柜、沙发底座、床、木质地板等，其他装饰材料，如墙面、壁纸、化纤地毯、油漆和涂料等，也含有一定量的甲醛。这些甲醛在热和水分的作用下逐渐向外释放，造成室内空气中的甲醛浓度过高。为了保障人体健康，快速、灵敏又准确地检测甲醛浓度，甲醛检测方法至关重要。
现有的甲醛检测方法主要有分光光度法、比色法、电化学法、色谱法、荧光法、化学发光法、离子选择电极法等。除了比色法之外，其他的甲醛检测方法均需要相应的专业仪器，操作相对繁琐且要求使用者会一定的仪器操作。市面上已经有很多基于比色法的甲醛检测试剂、试纸等，但这些检测方法使用起来也并不简单，需要在特定的条件下进行甲醛检测，甚至包含多种试剂的混合使用，影响检测结果的因素较多。除此之外，液体状态的甲醛检测试剂在使用过程中还可能会有倾撒等状况发生，难以在不平整的平面上使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小、结构简单、成本低、安全无毒、便于操作的可视化甲醛检测凝胶芯片、便携式甲醛检测装置及其制备方法，解决现有甲醛检测设备在现场检测领域的应用问题，可降低检测装置的复杂度并提高检测效率及检测效果。
本发明的一方面公开了一种可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
A、配制碱性间苯三酚溶液：向间苯三酚水溶液中加入苛性碱或苛性碱水溶液，得到碱性间苯三酚溶液；
B、配制凝胶前驱体溶液：以丙三醇水溶液为溶剂并分别以聚乙烯醇、明胶和乙酸为溶质，配制得到聚乙烯醇溶液、明胶溶液和乙酸溶液；以所述乙酸溶液为溶剂并以壳聚糖为溶质，配制得到壳聚糖溶液；将所述聚乙烯醇溶液、明胶溶液与壳聚糖溶液混合得到凝胶前驱体溶液；
C、采用原位复合法或溶液吸附法制备可视化甲醛检测凝胶芯片：
a、原位复合法：将所述凝胶前驱体溶液与所述碱性间苯三酚溶液混合均匀后注入模具中，冷冻后取出并在室温下解冻，冷冻加解冻为一个循环，循环若干次后得到所述可视化甲醛检测凝胶芯片；
b、溶液吸附法：将所述凝胶前驱体溶液注入模具中，冷冻后取出并在室温下解冻，冷冻加解冻为一个循环，循环若干次后置于去离子水中浸泡、洗涤，再整体浸入所述碱性间苯三酚溶液中并在浸泡后至少更换一次所述碱性间苯三酚溶液继续浸泡，吸干表面水分后得到所述可视化甲醛检测凝胶芯片。
进一步地，在步骤A中，将间苯三酚加入去离子水中配制得到浓度为0.1～0.5mg·mL-1的间苯三酚水溶液，所述苛性碱或苛性碱水溶液为氢氧化钠或将氢氧化钠加入去离子水中配制得到的浓度为0.01～0.05g·mL-1的氢氧化钠水溶液，所述碱性间苯三酚溶液的pH值为12～14。
进一步地，当采用氢氧化钠水溶液时，将所述氢氧化钠水溶液与所述间苯三酚水溶液以0.5～1:0.5～1的体积比混合得到所述碱性间苯三酚溶液。
进一步地，在步骤B中，以质量浓度为0.5～1％的丙三醇水溶液为溶剂并分别以聚乙烯醇、明胶和乙酸为溶质，配制得到质量浓度为9～11％的聚乙烯醇溶液、质量浓度为9～11％的明胶溶液和质量浓度为9～11％的乙酸溶液；以所述质量浓度为9～11％的乙酸溶液为溶剂并以壳聚糖为溶质，配制得到质量浓度为3～5％的壳聚糖溶液。
进一步地，在步骤B中，溶解聚乙烯醇时采用磁力搅拌加热的方式使聚乙烯醇完全溶解，控制加热温度为95℃且加热搅拌时间为2～4h；溶解明胶时采用磁力搅拌水浴加热的方式使明胶完全溶解，控制加热温度为80～90℃，水浴加热搅拌时间为0.5～1h。
进一步地，将所述聚乙烯醇溶液、明胶溶液与壳聚糖溶液以(2～3):(2～3):(1～1.5)的体积比混合得到所述凝胶前驱体溶液，所述凝胶前驱体溶液中的丙三醇质量浓度为0.5～1％、聚乙烯醇质量浓度为2～5％、明胶质量浓度为3～6％、壳聚糖质量浓度为1～2％、乙酸质量浓度为2～3％。
进一步地，在步骤C中的原位复合法中，将所述凝胶前驱体溶液与所述碱性间苯三酚溶液以0.5～1:0.5～1的体积比混合，充分混合后进行超声处理30～60min并在15～25℃下静置5～30min脱泡后再注入模具中，控制每次冷冻温度为-25～-15℃且冷冻时间为10～18h，控制每次解冻温度为5～30℃且解冻时间为2～6h，控制循环次数为3～6次。
进一步地，在步骤C中的溶液吸附法中，将所述凝胶前驱体溶液进行超声处理30～60min并在15～25℃下静置5～30min脱泡后再注入模具中，控制每次冷冻温度为-25～-15℃且冷冻时间为10～18h，控制每次解冻温度为5～30℃且解冻时间为2～6h，控制循环次数为3～6次，控制每次浸泡时间为30～150min。
本发明的另一方面提供了一种可视化甲醛检测凝胶芯片，采用上述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法制得，所述可视化甲醛检测凝胶芯片能够根据待测气体中的甲醛浓度改变颜色。
进一步地，当待测气体中存在甲醛时，所述可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色能够由淡紫色转变为橙红色、橙色或黄色；其中，待测气体中的甲醛浓度越高，所述可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色为越深的橙红色；待测气体中的甲醛浓度越低，所述可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色为越浅的橙色或黄色。
本发明的再一方面提供了一种便携式甲醛检测装置，所述便携式甲醛检测装置包括上述可视化甲醛检测凝胶芯片。
进一步地，所述便携式甲醛检测装置还包括：
透明面板，所述可视化甲醛检测凝胶芯片配置在所述透明面板上，透明面板正下部具有容纳所述可视化甲醛检测凝胶芯片的第一容纳槽或具有定位所述可视化甲醛检测件的第一定位标记，所述可视化甲醛检测件嵌入固定在所述第一容纳槽中或粘贴固定在所述第一定位标记处；
配置在所述可视化甲醛检测芯片旁的至少一张比色标记卡，所述比色标记卡具有与待测气体中的甲醛浓度相对应的色阶；
可拆卸地配置在透明面板上的折叠支架。
本发明的又一方面提供了一种便携式甲醛检测装置的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：以具有容纳腔的透明面板作为模具并采用上述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法制备得到包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板；
S2：将所述包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板与配置的折叠支架和至少一张比色标记卡组装或不组装后密封包装得到所述便携式甲醛检测装置
本发明制备得到的可视化甲醛检测凝胶芯片由碱性间苯三酚甲醛检测试剂、去离子水、水凝胶成分制成，间苯三酚能够与甲醛在碱性条件下生成橙红色酚醛类中间体物质，而乙醛、戊二醛等其他醛类物质则对检测无干扰。本发明具有其它方法无法比拟的优势，不仅装置方便携带(仅为一张银行卡大小，厚度仅为几毫米)，而且制备方法简单，单次检测成本低且安全无毒，最重要的是操作简单，随时随地可以进行甲醛检测。使用时只需要打开折叠支架，撕开包装便可以进行甲醛检测，折叠支架打开后高度较低，能够满足在沙发底部、衣柜隔层、床底等低矮处的使用需求，若是需要在更为窄小的狭缝中使用，则可将折叠支架拆卸，只需保证可视化甲醛检测凝胶芯片能够完全暴露在空气中即可进行甲醛气体检测。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的主视结构示意图。
图2示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的俯视结构示意图。
图3示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的侧视结构示意图。
图4示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的仰视结构示意图。
图5示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架折叠时的主视结构示意图。
附图标记说明：
1-可视化甲醛检测凝胶芯片、2-比色标记卡的色阶面、3-比色标记卡的空白面、4-透明面板、5-折叠支架。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面对本发明的可视化甲醛检测凝胶芯片、便携式甲醛检测装置及其制备方法分别进行具体说明。
根据本发明的示例性实施例，所述可视化甲醛检测凝胶芯片能够实现甲醛的可视化便携式检测，其制备方法包括以下多个步骤。
步骤A：配制碱性间苯三酚溶液
向间苯三酚水溶液中加入苛性碱或苛性碱水溶液，得到碱性间苯三酚溶液。
具体地，将间苯三酚加入去离子水中配制得到浓度为0.1～0.5mg·mL-1的间苯三酚水溶液，上述苛性碱或苛性碱水溶液可以为氢氧化钠或将氢氧化钠加入去离子水中配制得到的浓度为0.01～0.05g·mL-1的氢氧化钠水溶液。将以上配制得到的氢氧化钠水溶液与间苯三酚水溶液按照一定比例混合后即可得到碱性间苯三酚溶液，碱性间苯三酚溶液的pH值优选为12～14。
当采用氢氧化钠水溶液进行碱性间苯三酚溶液配制时，将氢氧化钠水溶液与间苯三酚水溶液以0.5～1:0.5～1的体积比混合得到上述碱性间苯三酚溶液，能够获得符合后续使用要求的碱性间苯三酚溶液。
步骤B：配制凝胶前驱体溶液
以丙三醇水溶液为溶剂并分别以聚乙烯醇、明胶和乙酸为溶质，配制得到聚乙烯醇溶液、明胶溶液和乙酸溶液；以所配制的乙酸溶液为溶剂并以壳聚糖为溶质，配制得到壳聚糖溶液。
之后，将上述聚乙烯醇溶液、明胶溶液与壳聚糖溶液混合并充分搅拌得到凝胶前驱体溶液。
在本步骤中，优选地以质量浓度为0.5～1％的丙三醇水溶液为溶剂并分别以聚乙烯醇、明胶和乙酸为溶质，配制得到质量浓度为9～11％的聚乙烯醇溶液、质量浓度为9～11％的明胶溶液和质量浓度为9～11％的乙酸溶液；以该质量浓度为9～11％的乙酸溶液为溶剂并以壳聚糖为溶质，配制得到质量浓度为3～5％的壳聚糖溶液。
其中，溶解聚乙烯醇时优选地采用磁力搅拌加热的方式使聚乙烯醇完全溶解，控制加热温度为95℃且加热搅拌时间为2～4h。类似地，溶解明胶时采用磁力搅拌水浴加热的方式使明胶完全溶解，控制加热温度为80～90℃，水浴加热搅拌时间为0.5～1h。
将上述聚乙烯醇溶液、明胶溶液与壳聚糖溶液以(2～3):(2～3):(1～1.5)的体积比混合得到凝胶前驱体溶液，其中，凝胶前驱体溶液中的丙三醇质量浓度为0.5～1％、聚乙烯醇质量浓度为2～5％、明胶质量浓度为3～6％、壳聚糖质量浓度为1～2％、乙酸质量浓度为2～3％。
步骤C：采用原位复合法或溶液吸附法制备可视化甲醛检测凝胶芯片
具体地，原位复合法为：将步骤B所得凝胶前驱体溶液与碱性间苯三酚溶液混合均匀后注入模具中，冷冻后取出并在室温下解冻，冷冻加解冻为一个循环，循环若干次后得到本发明的可视化甲醛检测凝胶芯片。
在本方法中，优选地将凝胶前驱体溶液与碱性间苯三酚溶液以0.5～1:0.5～1的体积比混合，充分混合后进行超声处理30～60min并在15～25℃下静置5～30min脱泡后再注入模具中，控制每次冷冻温度为-25～-15℃且冷冻时间为10～18h，控制每次解冻温度为5～30℃且解冻时间为2～6h，冷冻加解冻为一个循环，控制循环次数为3～6次。其中，随冻融次数的增加，凝胶的交联密度逐步提高。
溶液吸附法为：将步骤B所得凝胶前驱体溶液注入模具中，冷冻后取出并在室温下解冻，冷冻加解冻为一个循环，循环若干次后置于去离子水中浸泡、洗涤，再整体浸入碱性间苯三酚溶液中并在浸泡后至少更换一次碱性间苯三酚溶液继续浸泡，吸干表面水分后得到本发明的可视化甲醛检测凝胶芯片。
在本方法中，将凝胶前驱体溶液进行超声处理30～60min并在15～25℃下静置5～30min脱泡后再注入模具中，控制每次冷冻温度为-25～-15℃且冷冻时间为10～18h，控制每次解冻温度为5～30℃且解冻时间为2～6h，冷冻加解冻为一个循环，控制循环次数为3～6次，控制每次浸泡时间为30～150min。同样地，随冻融次数的增加，凝胶的交联密度逐步提高。
通过上述方法即可制备得到本发明的可视化甲醛检测凝胶芯片，该可视化甲醛检测凝胶芯片能够根据待测气体中的甲醛浓度改变颜色。
具体地，当待测气体中存在甲醛时，可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色能够由淡紫色转变为橙红色、橙色或黄色。其中，待测气体中的甲醛浓度越高，可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色为越深的橙红色；待测气体中的甲醛浓度越低，可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色为越浅的橙色或黄色。
利用上述制得的可视化甲醛检测凝胶芯片，能够获得本发明的便携式甲醛检测装置。
图1示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的主视结构示意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的俯视结构示意图，图3示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的侧视结构示意图，图4示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架打开时的仰视结构示意图，图5示出了根据本发明示例性实施例的便携式甲醛检测装置中折叠支架折叠时的主视结构示意图。
如图1至图5所示，所述便携式甲醛检测装置除了包括上述可视化甲醛检测凝胶芯片1之外，还包括透明面板4、至少一张比色标记卡和折叠支架5。其中，可视化甲醛检测凝胶芯片配置在透明面板4上，至少一张比色标记卡配置在可视化甲醛检测芯片旁，该比色标记卡具有与待测气体中的甲醛浓度相对应的色阶，折叠支架5可拆卸地配置在透明面板4上。
透明面板4具有容纳可视化甲醛检测芯片1的第一容纳槽或具有定位可视化甲醛检测芯片1的第一定位标记，可视化甲醛检测芯片1可以嵌入固定在第一容纳槽中或粘贴固定在第一定位标记处。其中，容纳可视化甲醛检测芯片1的第一容纳槽或具有定位可视化甲醛检测芯片1的第一定位标记位于透明面板正下部(即折叠支架折叠上后接触到的那一面)。
类似地，透明面板4具有容纳至少一张比色标记卡的第二容纳槽或具有定位至少一张比色标记卡的第二定位标记，至少一张比色标记卡嵌入固定在第二容纳槽中或粘贴固定在第二定位标记处。
通过上述第一容纳槽、第一定位标记和第二容纳槽、第二定位标记的设置，能够便于可视化甲醛检测芯片1和比色标记卡的固定安装。观察者可透过透明面板观察可视化甲醛检测芯片1的变色情况，并且与设置在透明面板上的比色标记卡相比对，从而判断出待测气体中的甲醛浓度。
本发明的比色标记卡可以包括配置在可视化甲醛检测件1旁的至少一张，比色标记卡具有与待测气体中的甲醛浓度相对应的色阶，通过色阶就能够与可视化甲醛检测芯片1的显色变化相关联，并基于色阶旁对应标注的浓度值来获知待测气体中的甲醛浓度。色阶的颜色与浓度对应关系可以根据可视化甲醛检测芯片1中实际检测材料的选择和实验结果进行设计，本发明不对此进行限定。
另外，为了便于生产和使用，比色标记卡的一面为具有色阶的色阶面2且另一面为能够标记的空白面3，其中，至少一张比色标记卡的色阶面2朝上布置，其它比色标记卡的空白面3朝上布置。也即，当只设置一张比色标记卡时，则优选地采取色阶面2朝上布置且空白面3朝下布置的方式，便于观察；当设置两张以上比色标记卡时，可以采取如图2和图4所示的布置方式，即一张比色标记卡的色阶面2朝上布置且空白面3朝下布置，另一张或多张比色标记卡的色阶面2朝下布置且空白面3朝上布置，由此能够实现双面观察和双面标注，无论从透明面板的哪一个面进行观测时都有比色标记卡供其比色、标注，便于操作。
此外，本实用新型的便携式甲醛检测装置还包括可拆卸地配置在透明面板4上的折叠支架5。
如图5所示，折叠支架5打开后能够支撑固定透明面板4，折叠支架5折叠后能够嵌入透明面板4或与透明面板4平行布置并整体形成板式结构。折叠支架5可以采用对开式结构，两片支板打开后呈V型且开口朝外侧布置，能够形成稳固的支撑架构；两片支板折叠合上后就与透明面板平行，能够使得折叠后整体便携式甲醛检测装置的厚度仅为几毫米，折叠后的折叠支架能在包装或是运输过程中保护可视化甲醛检测芯片1不被破坏。
此外，本实用新型中便携式甲醛检测装置的透明面板4、可视化甲醛检测芯片1、至少一张比色标记卡和折叠支架5可以在整体装配完成后密封包装并在检测时直接使用，由此方便使用；当然，本实用新型中便携式甲醛检测装置的透明面板4、可视化甲醛检测芯片1、至少一张比色标记卡和折叠支架也可以直接密封包装并在检测时整体装配完成后使用，具体可以根据生产流程和应用环境进行选择。
由此，上述便携式甲醛检测装置的制备方法可以包括以下步骤：
S1：以具有容纳腔的透明面板作为模具并采用上述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法制备得到包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板；
S2：将上述包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板与配置的折叠支架和至少一张比色标记卡组装或不组装后密封包装得到本发明的便携式甲醛检测装置。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例的可视化甲醛检测凝胶芯片包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钠和间苯三酚，加入去离子水，配制得到浓度为0.04g·mL-1的氢氧化钠水溶液和0.4mg·mL-1的间苯三酚水溶液。将以上配制得到两种水溶液以1:1的体积比混合，得到pH值为12.8的碱性间苯三酚溶液。
(2)以质量浓度为1％的丙三醇水溶液为溶剂。分别称取聚乙烯醇(PVA)、明胶(Gel)加入丙三醇水溶液中，完全溶解得到质量浓度为10％的聚乙烯醇溶液、质量浓度为10％的明胶溶液。称取一定量冰乙酸，加入丙三醇水溶液，配制得到质量浓度为10％的乙酸溶液，称取一定量壳聚糖(CS)放入干燥的烧杯中，加入一定量上述质量浓度为10％的乙酸溶液，溶解后得到质量浓度为5％的壳聚糖溶液。将以上三种溶液(聚乙烯醇溶液、明胶溶液、壳聚糖溶液)按照体积比2:2:1混合，充分搅拌后得到凝胶前驱体溶液。
(3)将前驱体溶液与碱性间苯三酚溶液按照体积比2:1混合，充分混合后超声40min，静置脱泡。将此混合液注入透明面板底部正中的圆形凹槽之中，封上一层薄膜保证溶液不会漏出。薄膜面朝上，于-20℃冰箱中冷冻14h后取出，室温下解冻4h，以此为一个循环，经5次循环，即得到可视化甲醛检测凝胶芯片。
(4)安装可拆卸折叠支架并粘贴比色标记卡后密封，便携式甲醛检测装置组装成功。
(5)上述便携式甲醛检测装置的使用方法：撕开可视化甲醛检测凝胶芯片上的薄膜，打开可拆卸折叠支架后置于沙发底部，30～60min后，可视化甲醛检测凝胶芯片由原来的淡紫色变成了橙色，说明沙发底部的空间中含有甲醛气体，与比色标记卡上的色阶相对比，即可判断出甲醛浓度。
实施例2：
本实施例的可视化甲醛检测凝胶芯片包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钠和间苯三酚，加入去离子水，配制得到浓度为0.05g·mL-1的氢氧化钠水溶液和0.5mg·mL-1的间苯三酚水溶液。将以上配制得到两种水溶液以1:1的体积比混合，得到pH值为13.8的碱性间苯三酚溶液。
(2)以质量浓度为1％的丙三醇水溶液为溶剂。分别称取聚乙烯醇(PVA)、明胶(Gel)加入丙三醇水溶液中，加热完全溶解后得到质量浓度为10％的聚乙烯醇溶液、质量浓度为10％的明胶溶液。称取一定量冰乙酸，加入丙三醇水溶液，配制得到质量浓度为10％的乙酸溶液，称取一定量壳聚糖(CS)放入干燥的烧杯中，加入一定量上述质量浓度为10％的乙酸溶液，溶解后得到质量浓度为5％的壳聚糖溶液。将以上三种溶液(聚乙烯醇溶液、明胶溶液、壳聚糖溶液)按照体积比3:2:1.5混合，充分搅拌后得到凝胶前驱体溶液。
(3)将前驱体溶液与碱性间苯三酚溶液按照体积比2:1混合，充分混合后超声40min，静置脱泡。将此混合液注入透明面板底部正中的圆形凹槽之中，封上一层薄膜保证溶液不会漏出。薄膜面朝上，于-20℃冰箱中冷冻12h后取出，室温下解冻4h，以此为一个循环，经5次循环，即得到可视化甲醛检测凝胶芯片。
(4)安装可拆卸折叠支架并粘贴比色标记卡后密封，便携式甲醛检测装置组装成功。
(5)上述便携式甲醛检测装置的使用方法：撕开可视化甲醛检测凝胶芯片上的薄膜，打开可拆卸折叠支架后置于衣柜隔层，30～60min后，可视化甲醛检测凝胶芯片由原来的淡紫色变成了橙色，说明衣柜隔层的空间中含有甲醛气体，与比色标记卡上的色阶相对比，即可判断出甲醛浓度。
实施例3：
本实施例的可视化甲醛检测凝胶芯片包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钠和间苯三酚，加入去离子水，配制得到浓度为0.05g·mL-1的氢氧化钠水溶液和0.5mg·mL-1的间苯三酚水溶液。将以上配制得到两种水溶液以1:1的体积比混合，得到pH值约为13.8的碱性间苯三酚溶液。
(2)以质量浓度为1％的丙三醇水溶液为溶剂。分别称取聚乙烯醇(PVA)、明胶(Gel)加入丙三醇水溶液中，完全溶解得到质量浓度为11％的聚乙烯醇溶液、质量浓度为10％的明胶溶液。称取一定量冰乙酸，加入丙三醇水溶液，配制得到质量浓度为10％的乙酸溶液，称取一定量壳聚糖(CS)放入干燥的烧杯中，加入一定量上述质量浓度为10％的乙酸溶液，溶解后得到质量浓度为5％的壳聚糖溶液。将以上三种溶液(聚乙烯醇溶液、明胶溶液、壳聚糖溶液)按照体积比2:2:1混合，充分搅拌后得到凝胶前驱体溶液。
(3)将凝胶前驱体溶液注入透明面板底部正中的圆形凹槽之中，注入量约透明面板底部正中的圆形凹槽体积三分之二的量，静置脱泡20min后，封上一层薄膜保证溶液不会漏出。薄膜面朝上，于-20℃冰箱中冷冻12h后取出，室温下解冻4h，以此为一个循环，经6次循环，即得到PVA/壳聚糖复合水凝胶。
(4)将PVA/壳聚糖复合水凝胶置于去离子水中浸泡、洗涤，以除去未反应完的单体，再整体浸入碱性间苯三酚溶液中浸泡2h，并在浸泡后至少更换一次碱性间苯三酚溶液继续浸泡2h，吸干表面水分后得到本发明的可视化甲醛检测凝胶芯片。
(5)安装可拆卸折叠支架并粘贴比色标记卡后密封，便携式甲醛检测装置组装成功。
(6)上述便携式甲醛检测装置的使用方法：撕开可视化甲醛检测凝胶芯片上的薄膜，打开可拆卸折叠支架后置于书桌底部，60min后，可视化甲醛检测凝胶芯片由原来的淡紫色变成了橙色，说明书桌底部的空间中含有甲醛气体，与比色标记卡上的色阶相对比，即可判断出甲醛浓度。
综上所述，本发明通过可视化甲醛检测凝胶芯片及其制备方法、便携式甲醛检测装置组合起来，有效减小了检测装置的体积，方便携带且厚度小，可实现主动性、即时性检测，极大地简化了检测步骤，降低了检测装置的复杂度；最重要的是操作简单、单次检测成本低，更能满足现场检测需求，实现对甲醛的快速、稳定、特异性识别并扩大了比色检测的应用范围。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
A、配制碱性间苯三酚溶液：向间苯三酚水溶液中加入苛性碱或苛性碱水溶液，得到碱性间苯三酚溶液；
B、配制凝胶前驱体溶液：以丙三醇水溶液为溶剂并分别以聚乙烯醇、明胶和乙酸为溶质，配制得到聚乙烯醇溶液、明胶溶液和乙酸溶液；以所述乙酸溶液为溶剂并以壳聚糖为溶质，配制得到壳聚糖溶液；将所述聚乙烯醇溶液、明胶溶液与壳聚糖溶液混合得到凝胶前驱体溶液；
C、采用原位复合法或溶液吸附法制备可视化甲醛检测凝胶芯片：
a、原位复合法：将所述凝胶前驱体溶液与所述碱性间苯三酚溶液混合均匀后注入模具中，冷冻后取出并在室温下解冻，冷冻加解冻为一个循环，循环若干次后得到所述可视化甲醛检测凝胶芯片；
b、溶液吸附法：将所述凝胶前驱体溶液注入模具中，冷冻后取出并在室温下解冻，冷冻加解冻为一个循环，循环若干次后置于去离子水中浸泡、洗涤，再整体浸入所述碱性间苯三酚溶液中并在浸泡后至少更换一次所述碱性间苯三酚溶液继续浸泡，吸干表面水分后得到所述可视化甲醛检测凝胶芯片。
2.根据权利要求1所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，其特征在于，在步骤A中，将间苯三酚加入去离子水中配制得到浓度为0.1～0.5mg·mL-1的间苯三酚水溶液，所述苛性碱或苛性碱水溶液为氢氧化钠或将氢氧化钠加入去离子水中配制得到的浓度为0.01～0.05g·mL-1的氢氧化钠水溶液，所述碱性间苯三酚溶液的pH值为12～14。
3.根据权利要求2所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，其特征在于，当采用氢氧化钠水溶液时，将所述氢氧化钠水溶液与所述间苯三酚水溶液以0.5～1:0.5～1的体积比混合得到所述碱性间苯三酚溶液。
4.根据权利要求1所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，其特征在于，在步骤B中，以质量浓度为0.5～1％的丙三醇水溶液为溶剂并分别以聚乙烯醇、明胶和乙酸为溶质，配制得到质量浓度为9～11％的聚乙烯醇溶液、质量浓度为9～11％的明胶溶液和质量浓度为9～11％的乙酸溶液；以所述质量浓度为9～11％的乙酸溶液为溶剂并以壳聚糖为溶质，配制得到质量浓度为3～5％的壳聚糖溶液；
在步骤B中，溶解聚乙烯醇时采用磁力搅拌加热的方式使聚乙烯醇完全溶解，控制加热温度为95℃且加热搅拌时间为2～4h；溶解明胶时采用磁力搅拌水浴加热的方式使明胶完全溶解，控制加热温度为80～90℃，水浴加热搅拌时间为0.5～1h。
5.根据权利要求4所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，其特征在于，将所述聚乙烯醇溶液、明胶溶液与壳聚糖溶液以(2～3):(2～3):(1～1.5)的体积比混合得到所述凝胶前驱体溶液，所述凝胶前驱体溶液中的丙三醇质量浓度为0.5～1％、聚乙烯醇质量浓度为2～5％、明胶质量浓度为3～6％、壳聚糖质量浓度为1～2％、乙酸质量浓度为2～3％。
6.根据权利要求1所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法，其特征在于，在步骤C中的原位复合法中，将所述凝胶前驱体溶液与所述碱性间苯三酚溶液以0.5～1:0.5～1的体积比混合，充分混合后进行超声处理30～60min并在15～25℃下静置5～30min脱泡后再注入模具中，控制每次冷冻温度为-25～-15℃且冷冻时间为10～18h，控制每次解冻温度为5～30℃且解冻时间为2～6h，冷冻加解冻为一个循环，控制循环次数为3～6次；
在步骤C中的溶液吸附法中，将所述凝胶前驱体溶液进行超声处理30～60min并在15～25℃下静置5～30min脱泡后再注入模具中，控制每次冷冻温度为-25～-15℃且冷冻时间为10～18h，控制每次解冻温度为5～30℃且解冻时间为2～6h，冷冻加解冻为一个循环，控制循环次数为3～6次，控制每次浸泡时间为30～150min。
7.一种可视化甲醛检测凝胶芯片，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法制得，所述可视化甲醛检测凝胶芯片能够根据待测气体中的甲醛浓度改变颜色，其中，当待测气体中存在甲醛时，所述可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色能够由淡紫色转变为橙红色、橙色或黄色；其中，待测气体中的甲醛浓度越高，所述可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色为越深的橙红色；待测气体中的甲醛浓度越低，所述可视化甲醛检测凝胶芯片的颜色为越浅的橙色或黄色。
8.一种便携式甲醛检测装置，其特征在于，所述便携式甲醛检测装置包括如权利要求7所述的可视化甲醛检测凝胶芯片。
9.根据权利要求8所述的便携式甲醛检测装置，其特征在于，所述便携式甲醛检测装置还包括：
透明面板，所述可视化甲醛检测凝胶芯片配置在所述透明面板上；
配置在所述可视化甲醛检测芯片旁的至少一张比色标记卡，所述比色标记卡具有与待测气体中的甲醛浓度相对应的色阶；
可拆卸地配置在透明面板上的折叠支架。
10.一种便携式甲醛检测装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：以具有容纳腔的透明面板作为模具并采用权利要求1至6中任一项所述可视化甲醛检测凝胶芯片的制备方法制备得到包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板；
S2：将所述包括可视化甲醛检测凝胶芯片的透明面板与配置的折叠支架和至少一张比色标记卡组装或不组装后密封包装得到所述便携式甲醛检测装置。
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