一種水質(zhì)重金屬檢測劑的制備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水質(zhì)重金屬檢測劑的制備和使用方法，屬于分析檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬在水體和食品中是一類難以降解、移動(dòng)性差、具有潛在危害、長期不可逆性的有毒有害危險(xiǎn)品。在環(huán)境中存在會(huì)嚴(yán)重影響飲用水及農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)，更重要的是它能通過食物鏈的生物放大作用進(jìn)入人體，威脅人體健康。除礦山開采外，蓄電池生產(chǎn)、有色冶煉、催化劑、皮革、染料、農(nóng)藥等精細(xì)化工企業(yè)都伴有大量重金屬排放。20世紀(jì)中葉，日本富山縣由于鎘污染引發(fā)的骨痛病，伊拉克發(fā)生的甲基汞污染小麥致使8萬余人中毒事件等等。近年來，我國國內(nèi)重金屬污染事件頻發(fā)，2008年，我國相繼發(fā)生了貴州獨(dú)山縣、湖南辰溪縣、廣西河池、云南陽宗海、河南大沙河等5起砷污染事件，2009年，發(fā)生了陜西鳳翔兒童血鉛超標(biāo)、湖南瀏陽鎘污染及山東臨沂砷污染事件。近年來，湘江作為湖南的“母親河”卻因上游礦區(qū)無節(jié)制開發(fā)和接納大量工業(yè)廢水，河水中的砷、鎘、鉛的總量占全省排放總量的90%以上，造成嚴(yán)重生態(tài)破壞。
[0003]水體中重金屬含量檢測的常規(guī)方法包括火焰原子吸收光譜法、ICP、原子吸收分光光度法、X射線熒光法等，所使用的儀器體積龐大、價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜，對(duì)操作人員專業(yè)技能要求較高，而且只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。水體中重金屬總量檢測的方法很少報(bào)道，絕大多數(shù)是對(duì)單一重金屬進(jìn)行檢測。4-(2-吡啶偶氮)-間苯二酚(PAR)、4 - (2 -吡啶偶氮)-萘酚(PAN)是重金屬離子常用的顯色劑，但多種重金屬離子共存時(shí)，相互干擾嚴(yán)重，因此在顯色測定某金屬離子時(shí)，需要加入多種掩蔽劑。馮立明研宄了在pH8?9條件下，利用PAR-雙波長分光光度法測定焦磷酸鹽仿金鍍液中Cu2+、Zn2+，Cu2+測定波長535nm，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.26 %，回收率97.3 %，Zn2+測定波長525nm，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.35 %，回收率101.2% (馮立明，雙波長分光光度法測定焦磷酸鹽仿金鍍液中的銅、鋅含量，化學(xué)分析計(jì)量，2001，10(5):16-18)。王勇等提出在ρΗ8.98緩沖溶液中，利用鋅、鎘、鈷與PAR發(fā)生顯色反應(yīng)時(shí)的光譜差別定量測定鋅、鎘、鈷，其絡(luò)合物特征吸收峰分別為493、498、512nm，檢出限分別是0.012mg/L Zn,0.038mg/L Cd,0.023mg/L Co (王勇，倪永年，多元校正-多波長分光光度法同時(shí)測定水樣中鋅、鎘和鈷，南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版)，2007，31 (I):82-99)。張大倫等利用卡爾曼濾波遞推算法，在PH9.5緩沖溶液中，以PAR為顯色劑測定了 Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Pb2+五種金屬離子，最大吸收波長分別為 500nm(Cu 2+)、520nm(Co2+)、495nm(Ni2+)、510nm(Zn2+)、495nm(Pb2+)，回收率在100±5%范圍，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差< 5%，是一種簡便快速準(zhǔn)確測定重金屬的分析方法(張大倫，翟巧麗等，卡爾曼濾波分光光度法測定多組金屬離子，武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24 (2):11-12) ?劉燕德等綜述了 X射線熒光光譜技術(shù)在土壤重金屬檢測和農(nóng)產(chǎn)品重金屬及微量元素檢測中的應(yīng)用研宄，分析速度快、重現(xiàn)性好，回收率大致為95%?110% (劉燕德，萬常斕等，X射線熒光光譜技術(shù)在重金屬檢測中的應(yīng)用，激光與紅外，2011，41 (6):605-610)。武國華等對(duì)當(dāng)前用原子吸收光譜技術(shù)測定中草藥微量元素及重金屬的方法進(jìn)行了歸納和總結(jié)，該方法不能同時(shí)測定多種重金屬，必須更換光源來測定不同的元素(武國華，陳艾婷，李龍，原子吸收光譜法在中草藥微量元素及重金屬分析中的應(yīng)用，江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012, 26(6):615-623)。潘大為等發(fā)明一種應(yīng)用于重金屬檢測的電化學(xué)傳感器，并用于測定水樣中鉛濃度(潘大為，秦偉，張麗等，用于現(xiàn)場衡量重金屬檢測的電化學(xué)傳感器，CN 101975811A, 2011.02) ο劉迎春等則發(fā)明了一種用顯色劑浸泡后的重金屬檢測試紙，試紙浸泡在待測水樣中，通過與制備好的標(biāo)準(zhǔn)色階比較，定性或半定量指示總量重金屬濃度(劉迎春，王朋飛，一種重金屬檢測試紙及其制備方法及應(yīng)用，CN 101893576A，2010)。
[0004]但是，至今為止，未發(fā)現(xiàn)利用PAR顯色反應(yīng)測定多種重金屬混合總量的固體檢測劑的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是公開一種用于測定地表水、地下水、海水、飲用水、工業(yè)廢水中錳(II)、鈷(II)、鎳(II)、銅(II)、鋅(II)、鎘(II)、鉛(II)共七種重金屬離子的固體檢測劑的制備方法，本發(fā)明另外一個(gè)目的是提供一種使用該檢測劑的方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明利用重金屬離子(Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+)在堿性溶液中與4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚(PAR)發(fā)生靈敏度相近的顯色反應(yīng)制備重金屬固體檢測劑，該檢測劑包括兩種粉劑，主要由4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚、硫氰酸鉀、氫氧化鉀、氟化銨、硫酸銨等混合而成，具體制備方法為，
[0007]按質(zhì)量比稱取氫氧化鉀:硫氰酸鉀:聚乙烯吡咯烷酮=0.5?1:20:1，混合、研磨均勻，得重金屬檢測粉甲；
[0008]首先按質(zhì)量比稱取4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚:無水乙醇:硫酸銨:氟化銨=0.02?0.1:10:100:100，將4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚溶解在無水乙醇中，再與硫酸銨、氟化銨混合均勻，在60°C恒溫烘箱內(nèi)烘干2h，冷卻后研磨均勻，得重金屬檢測粉乙；
[0009]上述硫氰酸鉀、氫氧化鉀、4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚、氟化銨、硫酸銨、聚乙烯吡咯烷酮和無水乙醇均為市售分析純化學(xué)品。
[0010]上述重金屬是指錳(II)、鈷(II)、鎳(II)、銅(II)、鋅(II)、鎘(II)和鉛(II)。
[0011]重金屬檢測劑的使用方法:將0.1?0.5g重金屬檢測粉甲加入1ml待測水樣中，搖動(dòng)溶解后，再加入0.2?0.8g重金屬檢測粉乙，搖動(dòng)溶解后，靜置lOmin，利用比色計(jì)或分光光度計(jì)測量，即得到待測水樣中重金屬總量的濃度；
[0012]上述待測水樣是指含2?7種重金屬離子的地表水、地下水、海水、飲用水、工農(nóng)業(yè)用水或工業(yè)廢水；
[0013]上述重金屬是指錳(II)、鈷(II)、鎳(II)、銅(II)、鋅(II)、鎘(II)和鉛(II)。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0015]1.本發(fā)明的重金屬檢測劑可用于含銅(II)、鋅(II)、鉛(II)、錳(II)、鎳(II)、鈷
(II)、鎘(11)2?7種混合重金屬離子總量的測定，使用時(shí)不需加入液體試劑，質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，攜帶、運(yùn)輸非常方便。
[0016]2.本發(fā)明的重金屬檢測劑靈敏度高，檢測范圍為0.02?1.0mg/L重金屬，適合于地表水、地下水、海水、飲用水、工農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)廢水等水體中重金屬離子總量的檢測。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
[0018]制備一種水質(zhì)重金屬檢測劑。
[0019]分別稱取20g硫氰酸鉀、2g氫氧化鉀和2g聚乙烯吡咯烷酮，將其混合后，研磨均勻，得重金屬檢測粉甲；再分別稱取6毫克4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚、1g氟化銨、1g硫酸銨，先將4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚溶解在5ml無水乙醇中，再與硫酸銨、氟化銨混合均勻，在60°C恒溫烘箱內(nèi)烘干2h，冷卻后研磨均勻，得重金屬檢測粉乙。
[0020]上述硫氰酸鉀、氫氧化鉀、4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚、氟化銨、硫酸銨、聚乙烯吡咯烷酮和無水乙醇均為市售分析純化學(xué)品。
[0021]實(shí)施例2
[0022]采用本發(fā)明的實(shí)施例1得到的重金屬檢測劑測定海水重金屬濃度。
[0023]在5只均裝有1ml海水的試管中，分別加入0.2g實(shí)施例1制得的重金屬檢測粉甲，搖動(dòng)溶解后，再加入0.2g實(shí)施例1制得的重金屬檢測粉乙，搖動(dòng)溶解后，靜置lOmin，利用分光光度計(jì)在波長為510nm處測定吸光度，代入重金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算重金屬濃度，五次測定結(jié)果分別為:0.085,0.092,0.095,0.088,0.104mg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為8%，與ICP-AES方法檢測結(jié)果0.092mg/L 一致，因此，該檢測劑測定重金屬濃度準(zhǔn)確、可靠。
[0024]實(shí)施例3
[0025]采用本發(fā)明的實(shí)施例1得到的重金屬檢測劑測定某礦冶廢水重金屬
[0026]某礦冶廢水經(jīng)濾紙過濾后，取1.0Oml于玻璃試管中，加水稀釋到10ml，分別加入0.2g實(shí)施例1制得的重金屬檢測粉甲，搖動(dòng)溶解后，再加入0.2g實(shí)施例1制得的重金屬檢測粉乙，搖動(dòng)溶解后，靜置lOmin，利用分光光度計(jì)在波長為510nm處測定吸光度，代入重金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算該礦冶廢水重金屬濃度為:6.29mg/L，與ICP-AES方法檢測結(jié)果6.13mg/L基本一致，因此，該檢測劑測定工業(yè)廢水重金屬總量準(zhǔn)確、可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水質(zhì)重金屬檢測劑的制備方法，其特征在于:該檢測劑由分別按如下方法制備得到重金屬檢測粉甲和乙兩種粉劑，并分別密封，待用； 按質(zhì)量比稱取氫氧化鉀:硫氰酸鉀:聚乙烯吡咯烷酮=0.5?1:20:1，混合、研磨均勻，得重金屬檢測粉甲； 首先按質(zhì)量比稱取4-(2-卩比啶偶氮)間苯二酸:無水乙醇:硫酸錢:氟化錢=0.02?.0.1:10:100:100，將4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚溶解在無水乙醇中，再與硫酸銨、氟化銨混合均勻，在60°C恒溫烘箱內(nèi)烘干2h，冷卻后研磨均勻，得重金屬檢測粉乙； 上述硫氰酸鉀、氫氧化鉀、4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚、氟化銨、硫酸銨、聚乙烯吡咯烷酮和無水乙醇均為市售分析純化學(xué)品。
2.一種如權(quán)利要求1所述方法得到的水質(zhì)重金屬檢測劑的使用方法，其特征在于:將.0.1?0.5g重金屬檢測粉甲加入到1ml待測水樣中，搖動(dòng)溶解后，再加入0.2?0.8g重金屬檢測粉乙，搖動(dòng)溶解后，靜置10分鐘，利用比色計(jì)或分光光度計(jì)測量，即得到待測水樣中重金屬總量濃度； 上述待測水樣是指含2?7種重金屬離子的地表水、地下水、海水、飲用水、工農(nóng)業(yè)用水或工業(yè)廢水； 上述重金屬是指錳(II)、鈷(II)、鎳(II)、銅(II)、鋅(II)、鎘(II)和鉛(II)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水質(zhì)重金屬檢測劑的制備和使用方法，分別按質(zhì)量比稱取氫氧化鉀：硫氰酸鉀：聚乙烯吡咯烷酮＝0.5～1：20：1，混合、研磨，得重金屬檢測粉甲；按質(zhì)量比稱取4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚：無水乙醇：硫酸銨：氟化銨＝0.02～0.1：10：100：100，將4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚溶解在無水乙醇中，再與硫酸銨、氟化銨混勻，烘干，冷卻后研磨，得重金屬檢測粉乙。將0.1～0.5g重金屬檢測粉甲加到10ml待測水樣中，溶解后加入0.2～0.8g重金屬檢測粉乙，溶解后靜置10分鐘，用比色計(jì)或分光光度計(jì)測量，即得待測水樣中重金屬濃度。本發(fā)明靈敏度高，質(zhì)量穩(wěn)定，攜帶方便，操作簡單，用于地表水、地下水、海水、飲用水、工農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)廢水中錳(II)、鈷(II)、鎳(II)、銅(II)、鋅(II)、鎘(II)、鉛(II)的總量檢測。
【IPC分類】G01N21-78
【公開號(hào)】CN104597045
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510011525
【發(fā)明人】郜子涵, 程雨涵, 郜洪文
【申請(qǐng)人】上海綠帝環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日