[发明专利]一种利用光化学比色法快速检测水中铜离子的方法

说明书

本发明提供一种利用光化学比色法快速检测水中铜离子的方法，该方法包括：传感器的制备，铜离子标准浓度曲线的构建以及未知浓度铜离子溶液的检测。具体为通过将能够与铜离子发生反应产生颜色变化的指示剂固载于多孔材料上，水中的铜离子通过富集的方式不断与固载的指示剂发生反应从而大大提高了对铜离子的检测灵敏度；此外，利用成像设备获取指示剂与铜离子反应前后指示剂的颜色图像并提取其颜色的RBG值进行差减得到其颜色变化的差值，结果显示指示剂的颜色变化与铜离子的浓度之间具有良好的线性关系，从而可以对水中的铜离子进行定量检测。本方法操作简便，价格低廉，便于现场快速检测。

技术领域

本发明涉及质量监测技术领域，具体涉及一种利用光化学比色法快速检测水中铜离子的方法。

背景技术

水是地球上一切生物和人类赖以生存必不可少的基本条件。随着经济和社会的发展，人类对水资源的需求猛增。过去50年来，人类对淡水资源的消耗量增加了4倍多。由此产生的大量废水未经处理就由种种渠道进入水环境，造成水环境的严重污染和水资源的严重短缺。随着工农业生产的高度发展，重金属污染已成为最严重的环境生态污染之一。

铜是动植物和人类必需的微量元素，缺乏或过多都将产生不良影响。甚至导致某些疾病的发生，加速机体衰老。随着社会经济的发展，人类活动对环境的干扰日益加剧。工业和农业生产活动常可导致土壤和水的铜污染，铜已成为环境重金属污染的主要元素之一。环境铜污染的人为来源主要有工业“三废”排放，城市生活垃圾及污水污泥农用，含铜农药化肥施用等。当水源被此类废水污染时，水中可能含有微量铜。水中含铜量超过1.5mg/L有明显的金属味，超过1mg/L时，可使织物染色。含铜废水灌溉农田，铜在土壤和农作物中积累，会造成农作物生长不良，灌溉水中硝酸铜对水危害的临界浓度为0.6mg/L。

国家规定，工业废水中铜及其化合物最高允许排放浓度为1mg/L，地面水最高允许浓度为0.1mg/L，渔业用水为0.01mg/L，生活饮用水的铜浓度为1mg/L。

因此，铜含量检测在工业生产、环境监测、农业应用、医学、食品安全等领域有重要意义。目前铜含量的检测方法通常为电感耦合等离子体-质谱法。这些方法普遍成本较高，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。同时，很多检测方法虽然可以检测较低浓度的阴离子污染物，但对于真实水体的检测，尤其是当有其他离子干扰情况下的检测显得力不从心。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，因此现场环境检测、移动实验室和便携式检测仪器等概念被许多研究人员提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用光化学比色法快速检测水中铜离子的方法。

为实现上述目的，本发明一种利用光化学比色法快速检测水中铜离子的方法，该方法包括：传感器的制备，铜离子标准浓度曲线的构建以及未知浓度铜离子溶液的检测；具体为：

(1)传感器的制备：将指示剂利用溶胶凝胶或聚合物溶胶固载于多孔材料上制备得到传感器用于铜离子检测的传感器；

(2)铜离子标准浓度曲线的构建：取制备好的传感器滴加不同浓度额铜离子溶液，通过指示剂与铜离子之间的螯合作用使传感器上的指示剂产生颜色反应，并通过传感器对铜离子进行富集来提高指示剂的颜色变化强度，然后利用成像设备采集反应前后图像，提取其颜色的红、绿、蓝(RGB)三个通道的颜色变化值进行差减从而得到指示剂反应前后的颜色变化差值△R、△G、△B值，带入公式计算得到颜色变化值，从而构建指示剂颜色变化值与之对应的铜离子浓度梯的标准浓度曲线；