[实用新型]用于检测水中重金属离子的平板移界显色电泳装置

说明书

技术领域

本实用新型属于分析化学领域，特别是涉及用于检测水中重金属离子的平板移界显色电泳装置。 

背景技术

我国是发展中国家，有着分布广泛、数量庞大的资源消耗型制造企业。铅、镉、汞、铬等重金属广泛应用于工业生产流程中，如电池和电子元器件、印染和冶炼工业等，给环境带来严重的重金属污染。近年我国铅、镉、汞等重金属污染事件发生率急剧上升，造成的危害触目惊心，已经引起政府部门高度重视，多个省份已经执行重金属污染问责制，追究造成污染人的法律责任。重金属污染成为环境卫生领域的重大问题，新近公布的“十二五”规划中，也将其列为环境污染治理的重点项目之一。 

重金属一般指密度大于4.5g/cm³的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、铬、钨、钼、金、银等。尽管铁、锰、铜、锌等是生命活动所需要的微量元素，但大部分重金属如铅、汞、镉、铬等并非生命活动所必需，而且所有重金属超过一定浓度对人体都有毒害。在环境污染方面具有代表性的的重金属通常是指铅、汞、镉、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属元素。由于重金属不能被生物降解，因此直接排放如河流、湖泊、海洋或土壤中都将造成环境污染。环境中的重金属通过食物链的富集和生物放大作用，最终进入人体，并形成长期毒害。 

迄今为止，已经建立多种重金属离子检测方法，如原子吸收光谱、原子发射光谱、生化传感器等。然而这些方法都有其弊端，如样品需要预处理、使用条件复杂、无法实现现场检测、检测速度慢、检测价格昂贵等。我国重金属检测的现行标准方法有：原子吸收分光光度法、原子荧光(AFS)、双硫腙萃取分光光度法、催化示波极谱法。前两种方法准确度和灵敏度都比较高，但是需要大型、昂贵的仪器设备并在实验室内进行，耗费时间长，无法实现现场快速检测。双硫腙萃取分光光度法操作繁琐，且使用的有机萃取试剂具有致癌作用，在实际工作中很少运用。催化示波极谱法需要配备专用的仪器和电极系统。 

其它一些尚处于研究状态的的实验室方法，如电感藕合等离子体质谱(ICP-MS)分析技术、电感藕合等离体原子发射光谱(ICP-AES)、高效液相色谱法、免疫分析法、生物传感器法、酶抑制法等，或是需要大型、昂贵的仪器设备在实验室进行检测，或是难以制备金属离子的单克隆抗体，均不能实现重金属离子的现场、快速、定量检测。 

因此，如果能够建立一种针对水中重金属离子的快速、准确、低成本的定量检测方法，在污染的早期提出环境危害预警，将为水质卫生监督监测提供可靠的指标依据，对保护生态环境和人类健康具有非常重要的意义。 

本实用新型成功地提供了一种全新的水中重金属离子快速检测检测装置，即平板移界显色电泳法。采用本实用新型中的检测装置，能够实现在短时间内(一般不超过10min)对水中重金属离子做出现场、快速、定量检测。 

发明内容

利用超分子显色剂对重金属离子进行特异性选择、显色后，在平板直流电泳中，该显色的络合物质会定向移动，并聚集到电泳槽内某一区域，发生肉眼可见的变化。显色区域的面积特征与被测重金属离子浓度存在相关性。这是一种全新的重金属离子检测方法，即平板移界显色电泳，其英文名称为Plate Moving Coloring Electrophoresis，简写为PMCEP。 

本实用新型的技术方案如下： 

在绝缘或化学惰性材料加工的卡片上，设置一个水平上开口的立体方槽，底部及四周无渗漏，该槽长为10～1000mm、宽为1～5mm、高为0.1～3mm；两端各设一个惰性电极，一正一负。 

所述的绝缘或化学惰性材料为介电常数＞2kV/mm不导电的材料。优选的绝缘或化学惰性材料为聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、玻璃或石英。 

操作步骤如下： 

1)根据要检测的金属离子的实际方法需要，将修饰过的对该金属离子具有高选择性的超分子显色试剂或调节电性、pH值的缓冲液，加入平板移界显色电泳槽内，水平放置； 

2)依次将数十微升被测水样和显色试剂加入平板电泳槽内，使槽内试剂混合均匀，均匀展开； 

3)将电源正、负极分别对应电泳槽内正、负极，接通两电极，调节至检测电压，电流控制在10mA以内，接通电源； 

4)当槽内显色区域长边方向在60s内变化＜0.5mm时，视为反应终止；用直尺测量槽内显色区域的长度，计算显色区域面积； 

5)将上一步测算结果代入相关性工作曲线公式，计算出样品中金属离子的浓度。