CN114018911A - 一种快速检测水中锰离子含量的试棒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速检测水中锰离子含量的试棒及其制备方法和应用。本发明所述的试棒包括试棒主体，所述试棒主体包括质量比为40～45:0.1～1:5～15:10～20:5～8:1～2的快递回收盒、盐酸羟胺、铬黑T、EDTA、高吸水纤维以及氯化铵；所述试棒主体的一端设置有变色硅胶层。本发明将回收的快递盒掺入试棒当中，快递盒材料中含有的纸纤维在盐酸羟胺的改性下纤维强度显著提升，使掺有快递盒材料的试棒能够具有极高的强度和硬度，同时配合高吸水纤维使试棒整体具有极好的吸水性。本发明创造性地将改性的快递盒材料与铬黑T和EDTA相结合，达到了试棒高稳定性的技术效果，同时在氯化铵的作用下，铬黑T的显色速率提升了近五倍，使得试棒具有检测速度高，检测准确度高的特点。

Description

一种快速检测水中锰离子含量的试棒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于工程检测领域，具体涉及一种快速检测水中锰离子含量的试棒及其制备方法和应用。
背景技术
随着快递行业的发展，快递盒的使用数量也很巨大，不加以回收利用将会造成环境污染和资源浪费，所以快递盒回收具有可持续发展的意义。近年来，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，水中锰离子超标则会造成水污染的问题，造成了不良的社会影响和经济损失，威胁社会的可持续发展。目前针对于水中锰离子含量的检测技术有高碘酸钾分光光度法、铝热法以及电硅热法，上述检测技术具有携带性差、耗时费力、实际使用不方便等缺点。在此背景下，开发一种新型的检测水中锰离子含量的技术成为了现代工程不可或缺的一部分。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种快速检测水中锰离子含量的试棒及其制备方法和应用.本发明的试棒能够对水中锰离子进行高效、高精准度和高便利的检测。
技术方案：本发明所述的一种快速检测水中锰离子含量的试棒，包括试棒主体，所述试棒主体包括质量比为40～45:0.1～1:5～15:10～20:5～8:1～2的快递回收盒、盐酸羟胺、铬黑T、EDTA、高吸水纤维以及氯化铵；所述试棒主体的一端设置有变色硅胶层。
作为本发明的一种优选方式，所述试棒主体为圆柱形、长柱形或者方柱形。
作为本发明的一种优选方式，所述试棒主体包括质量比为40～45:0.1～1:5～15:10～20:5～8:1～2的快递回收盒、盐酸羟胺、铬黑T、EDTA、高吸水纤维以及氯化铵。
所述的试棒主体通过以下方法制备：(1a)将回收的快递盒撕碎后放在水中浸泡并搅拌；(1b)配制盐酸羟胺溶液，并且向盐酸羟胺溶液中加入铬黑T和EDTA，再加入氯化铵，最后加入步骤(1a)中得到的搅拌物；(1c)将高吸水纤维浸泡在步骤(1b)制得的溶液中，搅拌均匀，制成高吸水纤维复合基芯；(1d)将步骤(1c)制得的高吸水纤维复合基芯放入模具中，干燥成型；(1e)将变色硅胶均匀涂在步骤(1d)制得的干燥成品的一端表面得到试棒主体。
本发明所述试棒包括推杆、设置在推杆的外周的外壳、设置在所述推杆底端可随推杆沿着所述外壳的内壁上下滑动的活塞以及设置在活塞下方的试棒主体，所述变色硅胶层设置在试棒主体顶端；所述外壳上设置有刻度标尺。
作为本发明的一种优选方式，所述试棒主体的一侧与所述外壳的内壁之间设置有用于固定所述试棒主体的支杆。
作为本发明的一种优选方式，所述外壳为透明硬质塑料制成。
本发明所述的试棒的制备方法，包括以下步骤：
(2a)将回收的快递盒撕碎后放在水中浸泡并搅拌；
(2b)配制盐酸羟胺溶液，并且向盐酸羟胺溶液中加入铬黑T和EDTA，再加入氯化铵，最后加入步骤(2a)中得到的搅拌物；
(2c)将高吸水纤维浸泡在步骤(2b)制得的溶液中，搅拌均匀，制成高吸水纤维复合基芯；
(2d)将步骤(2c)制得的高吸水纤维复合基芯放入模具中，干燥成型；
(2e)将变色硅胶均匀涂在步骤(2d)制得的干燥成品的一端表面得到试棒主体。
优选地，所述盐酸羟胺溶液的浓度为1-10g/L。
本发明还提供了上述的试棒或上述的制备方法制备的试棒在检测锰离子中的应用。
一种优选的制备方法为：(1)将回收的40-45g快递盒撕碎后放在水中浸泡并搅拌；(2)配制质量浓度为5g/L的盐酸羟胺溶液100mL，放入烧杯中，再向烧杯中加入10g铬黑T和15g EDTA，再加入1-2g氯化铵，最后加入步骤(1)中得到的搅拌物；(3)称取5-8g高吸水纤维并浸泡在步骤(2)制得的溶液中，浸泡时间为1-5min；(4)用搅拌器以1000r/min的速度对步骤(3)得到的溶液搅拌20-30min，制成高吸水纤维复合基芯；(5)将步骤(4)制得的高吸水纤维复合基芯放入模具中振动3-5min后，置于鼓风干燥箱中，用50-65℃的温度进行干燥；(6)称取0.5-1g的变色硅胶，并均匀涂在步骤(5)制得的干燥成品的一端表面得到最终成品。
有益效果：(1)本发明将回收的快递盒掺入试棒当中，快递盒材料中含有的纸纤维在盐酸羟胺的改性下纤维强度显著提升，使掺有快递盒材料的试棒能够具有极高的强度和硬度，同时配合高吸水纤维使试棒整体具有极好的吸水性。(2)本发明创造性地将改性的快递盒材料与铬黑T和EDTA相结合，达到了试棒高稳定性的技术效果，同时在氯化铵的作用下，铬黑T的显色速率提升了近五倍，使得试棒具有检测速度高，检测准确度高的特点。(3)同时试棒还具备体积小、使用方便、稳定性高、成本低等特点，且监测范围大，应用范围广，有良好的发展前景。
附图说明
图1为快速检测水中锰离子含量的试棒的结构示意图；
图2为快速检测水中锰离子含量的试棒的俯视图；
图3为实施例2制备的试棒在不同锰离子含量下试棒的变色长度的变化图
图中：1、推杆；2、外壳；3、活塞；4、试棒；5、支杆。
具体实施方式
实施例1：一种快速检测水中锰离子含量的试棒，如图1和图2所示，包括推杆1、透明硬质塑料制成的外壳2、活塞3、试棒主体4以及支杆5。试棒主体4通过支杆5固定外壳内。外壳2为中空的圆柱形外壳，外壳2的表面具有刻度，外壳2的底端具有一个用于吸入待测样品的进口。试棒主体4靠近外壳2刻有刻度的一侧，与外壳内壁的间隙处设置有支杆5将试棒主体4与外壳2的内壁固定，试棒主体4的顶端设置有一层变色硅胶层，活塞3连接推杆1，可在外壳2内部移动，将待测样品吸入试棒内。
在本实施例中，试棒主体4的形状为圆柱形，长度为50mm，直径为10mm。透明硬质塑料的外壳表面印有刻度线用于读取其内部的试棒主体4的变成蓝色部分的长度，外壳2为空心圆柱体，内径为10mm，外径为12mm，长75mm。外壳2的上端有活塞3和推杆1可在内部上下移动，推杆1长20mm，活塞3高5mm。
试棒主体4由以下材料按重量份组成：快递回收盒(本实施例中采用的快递回收盒是指含有粗纤维的快递包装盒)、高吸水纤维、氯化铵、盐酸羟胺、铬黑T、EDTA、变色硅胶构成。在实际检测中，将试棒下端放入水中，拉动推杆吸取水，待试棒顶部的变色硅胶变色后读取试棒变成蓝色部分的长度，并与样本的变色长度数据对比，从而得出水中的锰离子含量。
实施例2：实施例1中的试棒主体的制备方法，具体如下：
(1)将45g回收的快递盒撕碎后放在水中浸泡并搅拌；
(2)配制质量浓度为5g/L的盐酸羟胺溶液100mL，放入烧杯中，再向烧杯中加入10g铬黑T和15g EDTA，再加入1.5g氯化铵，最后加入(1)中的搅拌物；
(3)称取6.9g高吸水纤维并浸泡在(2)制得的溶液中，浸泡时间为1min；
(4)用搅拌器以1000r/min的速度对(3)得到的溶液搅拌20min，制成高吸水纤维复合基芯；
(5)将(4)制得的高吸水纤维复合基芯放入模具中振动3min后，置于鼓风干燥箱中，用65℃的温度进行干燥；
(6)称取1g的变色硅胶，并均匀涂在(5)制得的干燥成品的一端表面得到最终成品。
实施例3：一种水中锰离子含量的检测方法，具体如下：预先制备多个试棒并分别用锰离子质量含量为0.005％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％的水来测试，根据不同锰离子含量下试棒的变色长度来制作样本数据，结果见图3，图3中，Y＝4×10-5X1.9766，其中，Y为质量百分数(％)，X为试棒的变色长度(mm)。
根据得到的数据测试待测样品，将试棒下端放入水中，拉动推杆吸取水，待试棒顶部的变色硅胶变色后读取试棒变成蓝色部分的长度，并与样本的变色长度数据对比，从而得出水中的锰离子含量。检测结果与传统的滴定法得到的数据相近，表明本发明具备便捷性的同时兼具检测结果的准确性，本发明制备的试棒可以快速检测水中锰离子的含量。
检测实验数据
Figure BDA0003342912680000041
Figure BDA0003342912680000051
Figure BDA0003342912680000061
本发明的设计重点是将回收的快递盒掺入试棒当中，快递盒材料中含有的纸纤维在盐酸羟胺的改性下纤维强度显著提升，使掺有快递盒材料的试棒能够具有极高的强度和硬度，同时配合高吸水纤维使试棒整体具有极好的吸水性。本发明创造性地将改性的快递盒材料与铬黑T和EDTA相结合，达到了试棒高稳定性的技术效果，同时在氯化铵的作用下，铬黑T的显色速率提升了近五倍，使得试棒具有检测速度高，检测准确度高的特点。同时试棒还具备体积小、使用方便、稳定性高、成本低等特点，且监测范围大，应用范围广，有良好的发展前景。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术性质对以上实施例所做的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，包括试棒主体，所述试棒主体包括质量比为40～45:0.1～1:5～15:10～20:5～8:1～2的快递回收盒、盐酸羟胺、铬黑T、EDTA、高吸水纤维以及氯化铵；所述试棒主体的一端设置有变色硅胶层。
2.根据权利要求1所述的快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，所述试棒主体为圆柱形、长柱形或者方柱形。
3.根据权利要求1所述的快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，所述试棒主体包括质量比为40～45:0.1～1:5～15:10～20:5～8:1～2的快递回收盒、盐酸羟胺、铬黑T、EDTA、高吸水纤维以及氯化铵。
4.根据权利要求1所述的快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，所述试棒主体通过以下步骤制备：
(1a)将回收的快递盒撕碎后放在水中浸泡并搅拌；
(1b)配制盐酸羟胺溶液，并且向盐酸羟胺溶液中加入铬黑T和EDTA，再加入氯化铵，最后加入步骤(1a)中得到的搅拌物；
(1c)将高吸水纤维浸泡在步骤(1b)制得的溶液中，搅拌均匀，制成高吸水纤维复合基芯；
(1d)将步骤(1c)制得的高吸水纤维复合基芯放入模具中，干燥成型；
(1e)将变色硅胶均匀涂在步骤(1d)制得的干燥成品的一端表面得到试棒主体。
5.根据权利要求1所述的快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，所述的试棒包括推杆(1)、设置在推杆(1)的外周的外壳(2)、设置在所述推杆(1)底端可随推杆(1)沿着所述外壳(2)的内壁上下滑动的活塞(3)以及设置在活塞(3)下方的试棒主体(4)，所述变色硅胶层设置在试棒主体顶端；所述外壳(2)上设置有刻度标尺。
6.根据权利要求5所述的快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，所述的试棒主体(4)的一侧与所述外壳(2)的内壁之间设置有用于固定所述试棒主体(4)的支杆(5)。
7.根据权利要求5所述的快速检测水中锰离子含量的试棒，其特征在于，所述的外壳为透明硬质塑料制成。
8.一种如权利要求1所述的试棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(2a)将回收的快递盒撕碎后放在水中浸泡并搅拌；
(2b)配制盐酸羟胺溶液，并且向盐酸羟胺溶液中加入铬黑T和EDTA，再加入氯化铵，最后加入步骤(2a)中得到的搅拌物；
(2c)将高吸水纤维浸泡在步骤(2b)制得的溶液中，搅拌均匀，制成高吸水纤维复合基芯；
(2d)将步骤(2c)制得的高吸水纤维复合基芯放入模具中，干燥成型；
(2e)将变色硅胶均匀涂在步骤(2d)制得的干燥成品的一端表面得到试棒主体。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的盐酸羟胺溶液的浓度为1-10g/L。
10.一种如权利要求1-7任一所述的试棒或如权利要求8-9任一所述的制备方法制备的试棒在检测锰离子中的应用。
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