[发明专利]用于测量水中砷含量的银配位聚合物

说明书

测量装置可用于识别水样品中的砷物质浓度。测量装置可以采用测试条形式，所述测试条包括具有至少一个测试区域的基材，所述测试区域包含一定量的测试介质。银试剂包括聚合物框架和银组分，所述银组分由框架稳定，但仍具有足够的活性，以用作砷的比色传感器，例如，((Ag(Hsubgt;2/subgt;btc))(Agsubgt;2/subgt;(Hbtc)))subgt;n/subgt;。最初基本无色的测试介质在暴露于砷物质(例如，胂)时表现出颜色变化响应，所述砷物质由包含少至5ppb砷的样品产生，随着砷浓度增加，颜色越来越深。用银配位聚合物制成的测试条显示出对光和水的鲁棒稳定性，允许在阳光直射和高湿度条件下的真实现场测试中替代汞基现场测试盒。

相关申请的交叉参考

本申请要求2021年6月3日提交的美国临时申请63/196,277和2020年6月6日提交的美国临时申请63/035,714的权益，所述申请通过引用全文纳入本文，就像在本文公开其全部内容那样。

背景技术

砷的摄入已经成为一个全国性和国际性问题。地下水中的砷污染影响了全世界大约1.5亿人的健康。在美国，五分之一的公共地下水供应含有可检测到的砷水平。目前，这一问题在孟加拉国和越南以及内蒙古和印度的西孟加拉邦最为严重，至少部分由地质年轻含水层中的松散沉积物导致，该层中砷污染的特点是在短的垂直距离和水平距离内砷浓度急剧变化。这些特定地区是低洼地，河流流经喜马拉雅山脉。硫化物矿物的风化和侵蚀发生在水运输过程中，当该物质被氧化时，砷(As)被吸附到氢氧化铁中。Fe(III)氧化物的微生物还原会使As释放到溶解相中。与砷摄入人体有关的健康问题有很多：肝癌、血癌和肺癌、儿童精神发育问题、心血管疾病等。

现在参见图1，目前对水中砷的现场测试是使用市售变色测试条进行的，该变色测试条使用溴化汞作为活性传感剂，这是19世纪末发明的一项技术。水样品的一些现场测试通过先用酒石酸、然后用锌金属处理样品，将砷酸盐/酯[As(V)]和亚砷酸盐/酯[As(III)]转化为胂气体，AsH₃。胂与包埋在纸测试条中的(无色)溴化汞(II)发生反应，导致颜色变化。尽管溴化汞是水溶性的且是剧毒的，但这仍然是唯一广泛使用的现场测试方法。此外，在美国，市售汞基测试条在接近水中砷的EPA极限(十亿分之十，10ppb)测量时通常会失效。

目前没有替代汞基砷测试试剂盒的现成市售替代品。

发明内容

本公开的一些方面涉及一种检测介质中砷浓度的方法，所述方法包括：获得介质样品；将一定量的样品施用至包含一定量银试剂的基材；以及测量银试剂的特性变化。在一些实施方式中，特性变化是比色变化。在一些实施方式中，银试剂的量至少足以在5ppb砷物质的存在下产生可观察的比色变化。在一些实施方式中，银试剂包括聚合物框架，所述聚合物框架包含元素银、至少一种银盐、至少一种银化合物或它们的组合。在一些实施方式中，聚合物框架是不溶于水的。在一些实施方式中，银试剂包括((Ag(H₂btc))(Ag₂(Hbtc)))_n。在一些实施方式中，银试剂通过使苯均三甲酸与至少一种第一银化合物反应所形成。在一些实施方式中，至少一种第一银化合物包括硝酸银。在一些实施方式中，介质包括地表水、地下水、工业废液、或它们的组合。

本公开的一些实施方式包括一种用于识别介质中砷物质浓度的测量装置，所述装置包括：基材；以及位于至少部分基材上的测试区域，所述测试区域包含一定量的银试剂。在一些实施方式中，银试剂包括框架，所述框架包含元素银、至少一种银盐、至少一种银化合物或它们的组合。在一些实施方式中，银试剂的量至少足以在5ppb砷物质的存在下产生可观察的比色变化。在一些实施方式中，框架是不溶于水的多个有机连接物(organiclinkers)、聚合物框架或它们的组合。在一些实施方式中，银试剂包括((Ag(H₂btc))(Ag₂(Hbtc)))_n。在一些实施方式中，银试剂通过使苯均三甲酸与硝酸银反应所形成。

本公开的一些实施方式包括一种制造测量装置的方法，所述方法包括：