一種Cd2+的檢測方法技術

本發明專利技術提供了一種Cd2+的檢測方法。該方法采用水溶性的、并且具有還原性的糖類聚合物水溶液與金或銀鹽溶液反應，得到具有糖類聚合物修飾的金或銀納米粒子的水溶液，通過靜電吸附作用使Cd2+吸附在該金或銀納米粒子的表面，然后加入巰基化合物，使其與Cd2+發生相互作用，在金或銀納米粒子的表面形成一層鎘的復合物，導致金或銀納米粒子的表面等離子體共振吸收強度以及峰位發生變化，引起金或銀納米粒子溶液的顏色、紫外可見吸收強度以及峰值發生變化，因此直接利用肉眼或者紫外可見分光光度計，就能夠快速檢測出溶液中是否含有Cd2+，實現溶液中Cd2+的快速、簡便比色檢測，適用于湖泊、河流的水質調查，污水檢測，以及食品、血液、尿液中Cd2+的檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及Cd2+的檢測方法，尤其涉及一種基于現場核殼方式簡單、快速、靈敏檢測Cd2+的方法。
技術介紹
隨著工業的快速發展，工業“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)對環境的危害日益突出。大量的重金屬伴隨廢水流入河流、湖泊和海洋，導致污染。重金屬污染已成為我國環境污染的主要問題之一。隨著人們對環境污染問題的日益關注，環境中重金屬離子的檢測顯得日益重要。特別是重金屬鎘(Cd)，其主要污染源是電鍍、采礦、冶煉、染料、電池和化學工業等排放的廢水。鎘會對呼吸道產生刺激，長期暴露會造成嗅覺喪失癥、牙齦黃斑或漸成黃圈；鎘·化合物不易被腸道吸收，但可經呼吸被體內吸收，積存于肝或腎臟造成危害，尤以對腎臟損害最為明顯，還可導致骨質疏松和軟化等疾病。因此，為了防止鎘對環境的污染，必須做好環境保護工作，嚴格執行鎘的環境衛生標準，實現現場快速檢測，提前預警。目前，常見的檢測重金屬，包括鎘離子(Cd2+)的技術方法有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體-質譜法、電感耦合等離子-發射光譜法、電化學法以及紫外可見分光光度法。雖然這些方法的應用比較成熟，但是存在著靈敏度不高、所需儀器價格昂貴、攜帶不方便、現場及時性差等問題。例如，原子吸收光譜法存在測定元素譜線有干擾、靈敏度不高、分析時間長、線性范圍小等缺點；電感耦合等離子體-質譜法雖然檢測限制低，但其價格昂貴，且易受污染；與電感耦合等離子體-質譜法相比，電感耦合等離子-發射光譜法靈敏度略低；電化學法現場及時性較差且伴隨離子干擾嚴重。相比而言，紫外可見分光光度法具有分析快速和儀器簡單的特點。另外，文獻中有利用鎘離子引起金納米粒子聚集來檢測水溶液中鎘離子的方法報道(Ying Xue, Hong Zhao, Analyst, 2011，DOI: 10. 1039/clanl5238f )，但是由于用到緩沖溶液和多步驟修飾，使得實驗步驟比較繁雜。綜上所述，目前迫切需要快速、及時地現場檢測鎘離子的技術方法，但是由于種種限制使得在水溶液體系中卻較難實現該技術，因此，設計簡單、易攜帶、靈敏度高且穩定性強、檢測結果重現性好、所需成本低的鎘離子檢測方法勢在必行。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，提供一種能夠簡單、快速、靈敏地檢測Cd2+的方法。本專利技術解決上述技術問題所采取的技術方案為一種Cd2+的檢測方法，該方法結合貴金屬納米粒子技術與光譜分析技術，基于表面修飾的貴金屬納米粒子與巰基類化合物體系，利用貴金屬納米粒子與巰基類化合物及Cd2+間的相互作用，引起貴金屬納米粒子表面等離子體的共振吸收發生變化，從而導致貴金屬納米粒子顏色和紫外可見吸收強度或峰位發生變化，直接通過肉眼或簡單的儀器設備判別溶液顏色的變化，實現快速檢測溶液體系中的Cd2+，具體包括如下步驟步驟I、在攪拌的條件下，將一定量的金鹽或銀鹽溶液與適量水溶性的、并且具有還原性的糖類聚合物水溶液混合，并且加入適量的強堿性試劑，反應一定時間后制得具有糖類聚合物修飾的金納米粒子或銀納米粒子的水溶液；步驟2、取一定體積的上述步驟I得到的具有糖類聚合物修飾的金納米粒子或銀納米粒子的水溶液，用堿性溶液調節該溶液pH值至9 11，得到檢測液；步驟3、在步驟2制得的檢測液中量取出兩份體積相同的檢測液樣品；配制不含Cd2+的溶液作為對比溶液，將對比溶液以及與對比溶液等體積的待檢測溶液分別加入所述的兩份檢測液樣品中，形成第一混合液和第二混合液；步驟4、將等體積、等濃度的巰基類化合物水溶液分別加入第一混合液與和第二混合液中，混合反應穩定后，觀察反應后的第一混合液與第二混合液的顏色變化，若存在顏色變化，則待檢測溶液中存在Cd2+，并且Cd2+濃度高于10_7mol/L ;若不存在顏色變化，則待檢 測溶液中Cd2+濃度低于KTmol/L ；或者，將等體積、等濃度的巰基類化合物水溶液分別加入第一混合液與和第二混合液中，混合反應穩定后，對比反應后的第二混合液與第一混合液的紫外可見吸收強度、峰值，若其紫外可見吸收強度、峰值發生變化，則待檢測溶液中存在Cd2+，若無變化，則待檢測溶液中不存在Cd2+。上述技術方案中所述的步驟I中，銀鹽包括但不限于為硝酸銀、醋酸銀、三氟乙酸銀、三氟甲烷磺酸銀、六氟銻酸銀和四氟硼酸銀中的一種或多種；金鹽包括但不限于氯化金、氯化亞金、氯金酸、氯金酸鉀和氯金酸鈉中的一種或多種。所述的步驟I中，水溶性的、并且具有還原性的糖類聚合物包括但不限于麥芽糖、乳糖、半乳糖、果糖、葡聚糖；優選為多羥基水溶性糖類聚合物，多羥基水溶性糖類聚合物包括但不限于果糖、葡聚糖、可溶性淀粉中的一種或兩種的混合；其中，葡聚糖包括但不限于葡聚糖10萬(即分子量為10萬的葡聚糖)、葡聚糖14萬、葡聚糖20萬、葡聚糖70萬等。所述的步驟I中，的強堿性試劑包括但不限于氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇中的一種或多種的混合。所述的步驟2中，堿性溶液包括但不限于氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀、氫氧化鋇中的一種或多種的混合。所述的步驟2中，調節后溶液pH值優選為9. I 10. I。所述的步驟4中，巰基類化合物包括但不限于硫代硫酸銨、硫代水楊酸、硫代乙酸、硫代米氏酮、硫代氨基脲、硫代乙醇酸、硫代乙酰胺，優選為硫代乙酰胺。進一步發現，上述步驟4中的混合反應過程中，若所述的待檢測溶液中Cd2+的濃度越高，則反應時間越短，即反應溶液的顏色變化所需時間越短，一般顏色變化的反應時間為5 120分鐘。該混合反應過程也可以通過紫外可見光譜儀監測反應溶液的紫外可見吸收強度或峰位的變化而觀察，因此可以優選通過紫外可見光譜儀監測得到的反應過程確定所需的反應監測時間，以確保該混合反應完全發生，例如，Cd2+濃度為10_7mol/L的檢測時間為大于或等于30分鐘。為了進一步確定待檢測溶液中Cd2+濃度范圍，可以使用比色法檢測待檢測溶液中Cd2+濃度范圍，具體如下首先制定比色標準，然后將步驟4得到的第二混合溶液的顏色與該比色標準進行比色對照，確定待檢測溶液中Cd2+的濃度范圍。其中，比色標準制定如下在步驟2制得的檢測液中量取出多份體積相同的檢測液樣品A、B、C、D···;配制不同濃度的Cd2+溶液作為對比溶液a、b、c、d···，將各對比溶液分別加入各檢測液樣品中，然后在其中加入與步驟4中所述的等體積等濃度的巰基類化合物水溶液混勻，靜待溶液顏色變化穩定后作為比色標準。進一步發現，上述步驟4中，根據第二混合溶液相對于第一混合溶液紫外可見吸收強度或峰位變化，可以計算待檢測溶液中Cd2+的含量。為了進一步精確確定待檢測溶液中的Cd2+濃度，作為優選，如果提供能夠反映混合溶液中Cd2+濃度與紫外可見吸收強度關系的標準曲線圖，例如混合溶液的紫外可見光光譜吸收值與Cd2+濃度的曲線圖，或者相對紫外可見光吸收值(相對紫外可見光吸收值=空白對照的紫外可見光光譜吸收值+檢測混合液紫外可見光光譜吸收值)與Cd2+濃度的曲 線圖，可通過本專利技術得到的第二混合液的紫外可見吸收強度或峰位與該標準曲線圖進行對t匕，從而獲得第二混合液中Cd2+的濃度。該標準曲線圖的具體繪制方法如下首先，按照所述步驟4中反應后的第二混合液的配制方法配制一系列不同Cd2+濃度的水溶液，分別在波長為200nm IOOOnm時檢測其紫外可見吸收強度，以各水溶液的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Cd2+的檢測方法，其特征是：具體包括如下步驟：步驟1、在攪拌的條件下，將一定量的金鹽或銀鹽溶液與適量水溶性的、并且具有還原性的糖類聚合物水溶液混合，并且加入適量強堿性試劑，反應一定時間后制得具有糖類聚合物修飾的金納米粒子或銀納米粒子的水溶液；步驟2、取一定體積的上述步驟1得到的具有糖類聚合物修飾的金納米粒子或銀納米粒子的水溶液，用堿性溶液調節該溶液pH值至9～11，得到檢測液；步驟3、在步驟2制得的檢測液中量取出兩份體積相同的檢測液樣品；配制不含Cd2+的溶液作為對比溶液，將對比溶液以及與對比溶液等體積的待檢測溶液分別加入所述的兩份檢測液樣品中，形成第一混合液和第二混合液；步驟4、將等體積、等濃度的巰基類化合物水溶液分別加入第一混合液與第二混合液中，待混合反應穩定后，觀察反應后的第一混合液與與第二混合液的顏色，若存在顏色變化，則被檢測水溶液中存在Cd2+，并且Cd2+濃度高于10?7mol/L；若不存在顏色變化，則待檢測溶液中Cd2+濃度低于10?7mol/L；或者，將等體積、等濃度的巰基類化合物水溶液分別加入第一混合液與第二混合液中，待混合反應穩定后，對比反應后的第二混合液與第一混合液的紫外可見吸收強度、峰值，若其紫外可見吸收強度、峰值發生變化，則待檢測溶液中存在Cd2+；若無變化，則待檢測溶液中不存在Cd2+。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳愛國，苗利靜，沈折玉，曾樂勇，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：