一种基于化学发光溶液的示踪剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护领域，特别涉及一种基于化学发光溶液原理的示踪剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]示踪剂是指能随流体流动，指示流体的存在、运动方向和运动速度的化学药剂。在环境水力学研究中，揭示射流的流动现象并对其浓度场进行定量测量一直是一个难题，同时也是研究热点。传统射流浓度场的实验室测定方法主要以点测量为主，但这种方法往往不能获得浓度场的同步信息。而在科学研究中，如果能够直观地对某一物理过程产生的连续图像进行观察研究，就能够进一步加深对这一物理现象的理解。基于示踪染料颜色深浅与浓度的线性关系，利用数字图像处理技术来测量射流浓度场，该方法作为一种解决射流浓度场瞬时测量难题的尝试具有积极意义，但其存在受外界光源干扰影响而导致光强不均匀等缺陷。随着现代激光诱导荧光技术的日益成熟，它已成为了当前实验室环境下非接触式射流浓度场测量的新方法。利用激光诱导荧光技术进行射流浓度场的定量测量研究，其测量原理是利用片光源作为激发光照射测量水体，激发水体中的荧光物质产生荧光，根据荧光光强与荧光物质浓度的线性关系，获得水体中污染物的二维浓度场，但该方法对实验条件要求较高且设备昂贵，所以在实际应用和推广中受到很大限制。
[0003]化学发光是在进行化学反应过程中伴随的一种光辐射现象，具有灵敏度高、无需外加光源即可被相机捕捉到光源信息。能够产生化学发光的物质有很多种类型，如鲁米诺、光泽精、过氧草酸酯类等。本发明的目的是寻找一种能在水体中保持固有的化学反应过程而不被水体干涉，而且要发光效率高、发光持续时间长且能被工业相机捕捉光源信息的化学发光体系。通过不断的实验探索和尝试，发现鲁米诺被氧化产生光辐射的光强较大，但其从发光开始到强度降为峰值的一半处持续时间仅为6S左右，属于快速化学发光，无法作为稳定可靠的射流示踪剂;光泽精被氧化的过程非常缓慢且发光强度极其微弱，普通工业相机难以捕捉到其发光信号;过氧草酸酯类化学发光体系具有发光效率高、放热、发光寿命长且能量释放过程稳定的特征。所以，此发明选取过氧草酸酯类化学发光体系作为射流示踪剂。
[0004]与激光诱导荧光等无接触式射流浓度场测量方法相比，化学发光是自发光无需外加激光设备，不受外界光源、背景光和散射光的干扰，并且该方法对设备的要求低，操作简便，价格低廉，便于推广和使用。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种基于化学发光溶液的示踪剂及其制备方法。
[0006]一种基于化学发光溶液的示踪剂包括:草酸酯CPP0、30%过氧化氢、叔丁醇、邻苯二甲酸二丁酯、罗丹明B，各组分的摩尔比为20?30:2?4:1?2:1?4:1?3。
[0007]过氧草酸酯类化学发光原理是氧化物(如过氧化氢)氧化草酸酯生成高能量激发荧光剂(如罗丹明B)分子发出荧光的过程。过氧草酸酯类化学发光体系一般由两部分组成，一部分由过氧草酸酯、荧光剂和溶剂组成，另一部分由氧化剂、溶剂及其它添加剂组成，将两部分混合即能观察到发光现象。化学发光体系中各组分对体系的发光寿命和发光强度都有一定的影响，如罗丹明B浓度猝灭效应小，量子效率高以及在氧化气氛介质中稳定，H2O2相对于其它氧化物发光效率更高。经过比选和分析，本发明选取了双草酸(2，4，5—三氯水杨酸正戊脂)脂(CPPO)作为草酸酯组分、罗丹明B作为荧光剂、H2O2作为氧化剂、叔丁醇和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为溶剂。在选取的化学发光体系中，CPP0、罗丹明B和H2O2直接参与了化学发光反应，其浓度对化学发光的强度有直接的影响，因此需要通过实验设计分别研究CPP0、罗丹明B和H2O2等组分浓度对体系发光效率的影响，从而优选出发光体系作为示踪剂的最佳实验条件。
[0008]一种基于化学发光溶液的示踪剂的制备方法，包括以下步骤:
[0009]步骤一、取双草酸脂置于试管中，在试管中加入邻苯二甲酸二丁酯，其中双草酸脂与邻苯二甲酸二丁酯摩尔比为20?30:2?4;将试管水浴加热三至五分钟后，双草酸脂充分溶解在溶剂邻苯二甲酸二丁酯中；水浴温度为80?100°C;
[0010]步骤二、将双氧水加入到叔丁醇，其中双氧水与叔丁醇摩尔比为I?2:1?4，并使其混合均匀；
[0011]步骤三，将步骤一和步骤二中得到的混合溶液混合，再加入罗丹明B，并摇匀;其中双草酸脂与罗丹明B的摩尔比为20?30:1?3。
[0012]其中双草酸脂、邻苯二甲酸二丁酯、双氧水、叔丁醇、罗丹明B的摩尔比为24:3:1:2:2时，发光效率最高，能量释放过程最稳定。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]1、与激光诱导荧光等无接触式射流浓度场测量方法相比，该方法无需外加激光设备，不受外界光源干扰。
[0015]2、此示踪剂涉及的化学发光体系具有发光效率高、放热、发光寿命长且能量释放过程稳定的特性。
[0016]3、具有较高的检测灵敏度，易于工业相机捕捉射流场的水体流动信息。
[0017]4、对设备的要求低，溶液配制操作简便，可即配即用。
[0018]5、价格低廉，便于推广和使用。
[0019]6、反应溶液可直接使用，省去提纯环节，大大节省了人力物力。
【附图说明】
[0020]图1是利用IFFM-E型流动注射化学发光分析仪在各实施例中测定的过氧草酸酯化学发光体系中CPPO的化学发光动力学曲线；
[0021]图2利用IFFM-E型流动注射化学发光分析仪在各实施例中测定的过氧草酸酯化学发光体系中罗丹明B的化学发光动力学曲线；
[0022]图3利用IFFM-E型流动注射化学发光分析仪在各实施例中测定的过氧草酸酯化学发光体系中H2O2的化学发光动力学曲线；
[0023]图4为本发明失踪剂溶液在上述最优配比下的化学发光动力学曲线。
【具体实施方式】
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