[发明专利]一种荧光设备用于铜离子定量检测的比色分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光比色方法，具体地说是一种荧光设备用于铜离子定量检测的比色分析方法。

背景技术

铜，因其优良的机械强度，较好的延展性，超强的记忆本领，以及稳定的化学性质而被广泛应用于钢铁、冶金、油漆、国防、电子、化学以及陶瓷等工业，给生产带来了革命性的变革。各种铜的污染也随之流失到环境中，给人们的生活带来威胁。铜虽是人体生命活动所必须的金属元素，每人每天可能的铜需要量为25-35μg，铜在体内参与酶的组成与代谢，能促进胰岛素分泌，降低血糖。然而，过量的铜对人体造成的危害确是不容忽视的。过量铜的摄入可导致心肌、脑部、肝肺以及肾功能的性变，甚至引发癌症。因此，在工业分析、环境检测、药物筛选及生命科学各领域均需要对铜的含量进行测定。我国在新的《生活饮用水卫生标准》中对日常饮用水中铜离子的含量进行了明确规定，不可超出1mg/L。

国际上目前广泛采用的铜离子定性定量检测技术包括：分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、阳极溶出伏安法、等离子体感应光谱法等。

这些方法能够成功检测水中铜离子污染物，但普遍成本较高，需要大型仪器和熟练的操作人员，且一般在现场采样，然后送到实验室进行离线分析，存在耗时，分析步骤复杂，分析仪器昂贵，采样频率低以及样品不易保存等缺点。在有些情况下，需要及时知道环境污染情形，以便迅速制定相应的处理对策。面对这些难题，最理想的解决方法就是原位实时检测。目前市面上也有一些商品化的铜离子检测试纸，有些采取浸润含指示剂的有机溶液并晾干制得，未充分考虑指示剂的固定，导致试纸易脱色；另一些采用在制造试纸过程中将指示剂与纸浆混合进行制备，制作过程繁琐，且检测灵敏度不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光设备用于铜离子定量检测的比色分析方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种荧光设备用于铜离子定量检测的比色分析方法，包括罗丹明喹啉类荧光指示剂的合成，铜离子的螯合，荧光比色设备的搭建，荧光比色读取，以及样品测定，其特征在于：

结合8-羟基喹啉与罗丹明指示剂对金属离子的螯合能力，合成罗丹明喹啉类荧光指示剂，对不同浓度的铜离子进行检测；采用荧光比色设备，通过数码相机对铜离子与指示剂反应后的荧光变化图像进行采集，提取其颜色变化前后图像中红、绿、蓝（RGB）三个通道的颜色变化值，构建铜离子与之相对应浓度梯度的标准曲线；

1）罗丹明喹啉类指示剂的合成：采用简单的一步合成，将罗丹明B酰肼②与8-羟基喹啉-2-甲醛反应，生成罗丹明喹啉类铜离子荧光指示剂①：

2）铜离子的螯合：向步骤1）获得的1mL铜离子荧光指示剂的溶液（5×10^-4M）中分别加入12.5μL的1.6×10^-3M、3.2×10^-3M、4.8×10^-3M、6.4×10^-3M、8×10^-3M、1.6×10^-2M、4×10^-2M、8×10^-2M的铜离子溶液，将其放入70℃（±2℃）的水浴锅中恒温反应30min（±2min）后，溶液的颜色由浅粉色变成红色，溶液趋于稳定；

3）荧光比色设备的搭建：选用360-410nm发光二极管，经由可让365nm光通过的窄带滤光片滤光后得到较单一的365nm光源作为荧光紫外激发光源；取200微升步骤2）反应后获得的溶液置于透明塑料小管中，采用该激发光源对罗丹明喹啉类指示剂以及其与不同浓度铜离子反应后的溶液进行激发；

4）荧光比色读取：经由数码成像设备对步骤3）激发后的溶液荧光颜色从小管底部进行成像，将颜色通过Photoshop软件数字化后，提取颜色变化前后图像中的红（R）、绿（G）、蓝（B）三个通道的颜色变化值（⊿R=R_反应后-R_反应前，⊿G=G_反应后-G_反应前，⊿B=B_反应后-B_反应前），与铜离子浓度构建相应的浓度梯度曲线；

5）样品测定：将12.5μL未知浓度的铜离子样品与步骤1）获得的罗丹明喹啉类铜离子荧光指示剂的溶液（5×10^-4M）1mL反应后，进行成像分析，得到的颜色变化值代入其上建立的浓度梯度曲线，求得铜离子浓度。