[发明专利]一种检测水样中铅离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测水样中铅离子的方法，属于分析检测技术领域。

背景技术

重金属污染对人类健康和自然环境的危害已经成为人们关注的重点。铅离子是一种常见的重金属污染物，有剧毒，低浓度暴露即能对人体尤其是儿童的神经、造血、消化及免疫系统造成损害，严重影响儿童的身体和智力发育。此外，铅离子不可降解，能够在生物体内积蓄，经过食物链的生物放大作用，逐级在较高的生物体内成千上万倍地富集，从而对人类健康与生态环境造成更大的危害。

目前测定铅离子的方法主要有：分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-原子发射光谱/质谱法和原子荧光光谱法等。这些方法具有灵敏度高、定量准确等优点，但是所需仪器昂贵，样品预处理复杂、耗时。化学/生物传感器由于具有灵敏度高，选择性好、体积小、造价低等特点，受到了人们的青睐。近年来，设计和使用化学或生物传感器用于铅离子的检测逐渐成为研究热点。

石英晶体微天平(QCM)是一种基于压电效应的高灵敏度质量传感器，已被广泛应用于药物、DNA、蛋白、细胞乃至微生物等多种生化物质的传感分析。然而，QCM在检测铅离子方面的应用却很有限，且已有方法受灵敏度不高或选择性不好等问题困扰，主要原因是铅离子属于小分子，而QCM的传感响应源自电极表面的质量变化，采取QCM直接检测铅离子的方式，灵敏度会受到限制。此外，缺乏能够高特异性结合铅离子的QCM传感膜则是影响高选择性检测铅离子的重要因素。因此有必要发展灵敏度高、选择性好的QCM检测新方法以满足实际样品中低含量铅离子测定的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测水样中铅离子的方法。

本发明提供的一种检测水样中铅离子的方法，包括如下步骤：

(1)将纳米金颗粒自组装到QCM金电极上得到QCM化学传感器；

(2)将所述QCM化学传感器的金电极置于至少4种不同浓度的铅离子的标准水溶液和反应体系的混合液中进行反应；所述反应体系为碱性的硫代硫酸钠、巯基乙醇和硫化钠的水溶液；

(3)根据所述反应前后所述金电极的频率值，得到所述不同浓度的铅离子的标准水溶液反应条件下的频率差值，进而得到所述金电极的频率差值与所述铅离子的标准水溶液的浓度之间的标准曲线；

(4)将所述QCM化学传感器的金电极置于待测水样和所述反应体系的混合液中进行反应；得到所述反应前后所述金电极的频率差值，然后根据所述金电极的频率差值与所述铅离子的标准水溶液的浓度之间的标准曲线即得待测水样中铅离子的浓度。

上述的方法中，步骤(1)中，所述纳米金颗粒的粒径可为3.5nm～40nm，如15nm；可通过双官能团化合物将所述纳米金颗粒自组装到所述QCM金电极上。

上述的方法中，所述双官能团化合物可为双巯基化合物或一端连有巯基另一端连有氨基的化合物。

上述的方法中，所述双巯基化合物具体可为1，3-丙二硫醇。

上述的方法中，所述铅离子的标准水溶液的摩尔浓度可为0～100nmol/L。

上述的方法中，步骤(2)和(3)中，所述反应的时间可为0.5h。

上述的方法中，所述反应体系的pH值可为6.0～11.0，如10.0。

上述的方法中，所述反应体系是用pH值为10.0、浓度为50mmol/L的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液配制的。

上述的方法中，所述反应体系中，硫代硫酸钠的摩尔浓度可为1.0mmol/L～10.0mmol/L，如1.0mmol/L；巯基乙醇的摩尔浓度可为0.5mmol/L～5.0mmol/L，如2.0mmol/L；硫化钠的摩尔浓度可为0.5μmol/L～10.0μmol/L，如1.0μmol/L。

本发明提供的一种基于催化溶解纳米金效应的QCM检测铅离子的方法，具有灵敏度高、选择性好的特点，对铅离子检测的线性浓度范围为100nmol/L～10μmol/L，检测限为30nmol/L。与常规依靠传感膜吸附响应的QCM方法相比，本发明所提供的铅离子检测方法无论是灵敏度还是选择性均获得了显著的提高。

附图说明

图1为本发明实施例1中QCM化学传感器的制备过程的原理示意图。

图2为本发明实施例1中铅离子浓度与QCM化学传感器电极频率差值之间的标准曲线。

图3为本发明实施例2中铅离子引起QCM化学传感器电极频率响应随时间变化。

图4为本发明实施例3中QCM化学传感器对不同离子的频率响应。

具体实施方式