一种水质重金属检测剂的制备和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水质重金属检测剂的制备和使用方法，属于分析检测技术领域。
【背景技术】
[0002]重金属在水体和食品中是一类难以降解、移动性差、具有潜在危害、长期不可逆性的有毒有害危险品。在环境中存在会严重影响饮用水及农业、畜牧业产品的产量与品质，更重要的是它能通过食物链的生物放大作用进入人体，威胁人体健康。除矿山开采外，蓄电池生产、有色冶炼、催化剂、皮革、染料、农药等精细化工企业都伴有大量重金属排放。20世纪中叶，日本富山县由于镉污染引发的骨痛病，伊拉克发生的甲基汞污染小麦致使8万余人中毒事件等等。近年来，我国国内重金属污染事件频发，2008年，我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海、河南大沙河等5起砷污染事件，2009年，发生了陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染及山东临沂砷污染事件。近年来，湘江作为湖南的“母亲河”却因上游矿区无节制开发和接纳大量工业废水，河水中的砷、镉、铅的总量占全省排放总量的90%以上，造成严重生态破坏。
[0003]水体中重金属含量检测的常规方法包括火焰原子吸收光谱法、ICP、原子吸收分光光度法、X射线荧光法等，所使用的仪器体积庞大、价格昂贵、操作复杂，对操作人员专业技能要求较高，而且只能在实验室内完成。水体中重金属总量检测的方法很少报道，绝大多数是对单一重金属进行检测。4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)、4 - (2 -吡啶偶氮)-萘酚(PAN)是重金属离子常用的显色剂，但多种重金属离子共存时，相互干扰严重，因此在显色测定某金属离子时，需要加入多种掩蔽剂。冯立明研宄了在pH8?9条件下，利用PAR-双波长分光光度法测定焦磷酸盐仿金镀液中Cu2+、Zn2+，Cu2+测定波长535nm，相对标准偏差0.26 %，回收率97.3 %，Zn2+测定波长525nm，相对标准偏差0.35 %，回收率101.2% (冯立明，双波长分光光度法测定焦磷酸盐仿金镀液中的铜、锌含量，化学分析计量，2001，10(5):16-18)。王勇等提出在ρΗ8.98缓冲溶液中，利用锌、镉、钴与PAR发生显色反应时的光谱差别定量测定锌、镉、钴，其络合物特征吸收峰分别为493、498、512nm，检出限分别是0.012mg/L Zn,0.038mg/L Cd,0.023mg/L Co (王勇，倪永年，多元校正-多波长分光光度法同时测定水样中锌、镉和钴，南昌大学学报(理科版)，2007，31 (I):82-99)。张大伦等利用卡尔曼滤波递推算法，在PH9.5缓冲溶液中，以PAR为显色剂测定了 Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Pb2+五种金属离子，最大吸收波长分别为 500nm(Cu 2+)、520nm(Co2+)、495nm(Ni2+)、510nm(Zn2+)、495nm(Pb2+)，回收率在100±5%范围，相对标准偏差< 5%，是一种简便快速准确测定重金属的分析方法(张大伦，翟巧丽等，卡尔曼滤波分光光度法测定多组金属离子，武汉化工学院学报，2002，24 (2):11-12) ?刘燕德等综述了 X射线荧光光谱技术在土壤重金属检测和农产品重金属及微量元素检测中的应用研宄，分析速度快、重现性好，回收率大致为95%?110% (刘燕德，万常斓等，X射线荧光光谱技术在重金属检测中的应用，激光与红外，2011，41 (6):605-610)。武国华等对当前用原子吸收光谱技术测定中草药微量元素及重金属的方法进行了归纳和总结，该方法不能同时测定多种重金属，必须更换光源来测定不同的元素(武国华，陈艾婷，李龙，原子吸收光谱法在中草药微量元素及重金属分析中的应用，江苏科技大学学报(自然科学版)，2012, 26(6):615-623)。潘大为等发明一种应用于重金属检测的电化学传感器，并用于测定水样中铅浓度(潘大为，秦伟，张丽等，用于现场衡量重金属检测的电化学传感器，CN 101975811A, 2011.02) ο刘迎春等则发明了一种用显色剂浸泡后的重金属检测试纸，试纸浸泡在待测水样中，通过与制备好的标准色阶比较，定性或半定量指示总量重金属浓度(刘迎春，王朋飞，一种重金属检测试纸及其制备方法及应用，CN 101893576A，2010)。
[0004]但是，至今为止，未发现利用PAR显色反应测定多种重金属混合总量的固体检测剂的报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是公开一种用于测定地表水、地下水、海水、饮用水、工业废水中锰(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、锌(II)、镉(II)、铅(II)共七种重金属离子的固体检测剂的制备方法，本发明另外一个目的是提供一种使用该检测剂的方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明利用重金属离子(Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+)在碱性溶液中与4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)发生灵敏度相近的显色反应制备重金属固体检测剂，该检测剂包括两种粉剂，主要由4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚、硫氰酸钾、氢氧化钾、氟化铵、硫酸铵等混合而成，具体制备方法为，
[0007]按质量比称取氢氧化钾:硫氰酸钾:聚乙烯吡咯烷酮=0.5?1:20:1，混合、研磨均匀，得重金属检测粉甲；
[0008]首先按质量比称取4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚:无水乙醇:硫酸铵:氟化铵=0.02?0.1:10:100:100，将4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚溶解在无水乙醇中，再与硫酸铵、氟化铵混合均匀，在60°C恒温烘箱内烘干2h，冷却后研磨均匀，得重金属检测粉乙；
[0009]上述硫氰酸钾、氢氧化钾、4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚、氟化铵、硫酸铵、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇均为市售分析纯化学品。
[0010]上述重金属是指锰(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、锌(II)、镉(II)和铅(II)。
[0011]重金属检测剂的使用方法:将0.1?0.5g重金属检测粉甲加入1ml待测水样中，摇动溶解后，再加入0.2?0.8g重金属检测粉乙，摇动溶解后，静置lOmin，利用比色计或分光光度计测量，即得到待测水样中重金属总量的浓度；
[0012]上述待测水样是指含2?7种重金属离子的地表水、地下水、海水、饮用水、工农业用水或工业废水；
[0013]上述重金属是指锰(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、锌(II)、镉(II)和铅(II)。
[0014]本发明的优点是:
[0015]1.本发明的重金属检测剂可用于含铜(II)、锌(II)、铅(II)、锰(II)、镍(II)、钴
(II)、镉(11)2?7种混合重金属离子总量的测定，使用时不需加入液体试剂，质量稳定，操作简单，携带、运输非常方便。
[0016]2.本发明的重金属检测剂灵敏度高，检测范围为0.02?1.0mg/L重金属，适合于地表水、地下水、海水、饮用水、工农业用水、工业废水等水体中重金属离子总量的检测。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]制备一种水质重金属检测剂。
[0019]分别称取20g硫氰酸钾、2g氢氧化钾和2g聚乙烯吡咯烷酮，将其混合后，研磨均匀，得重金属检测粉甲；再分别称取6毫克4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚、1g氟化铵、1g硫酸铵，先将4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚溶解在5ml无水乙醇中，再与硫酸铵、氟化铵混合均匀，在60°C恒温烘箱内烘干2h，冷却后研磨均匀，得重金属检测粉乙。
[0020]上述硫氰酸钾、氢氧化钾、4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚、氟化铵、硫酸铵、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇均为市售分析纯化学品。
[0021]实施例2
[0022]采用本发明的实施例1得到的重金属检测剂测定海水重金属浓度。
[0023]在5只均装有1ml海水的试管中，分别加入0.2g实施例1制得的重金属检测粉甲，摇动溶解后，再加入0.2g实施例1制得的重金属检测粉乙，摇动溶解后，静置lOmin，利用分光光度计在波长为510nm处测定吸光度，代入重金属标准曲线计算重金属浓度，五次测定结果分别为:0.085,0.092,0.095,0.088,0.104mg/L，相对标准偏差为8%，与ICP-AES方法检测结果0.092mg/L 一致，因此，该检测剂测定重金属浓度准确、可靠。
[0024]实施例3
[0025]采用本发明的实施例1得到的重金属检测剂测定某矿冶废水重金属
[0026]某矿冶废水经滤纸过滤后，取1.0Oml于玻璃试管中，加水稀释到10ml，分别加入0.2g实施例1制得的重金属检测粉甲，摇动溶解后，再加入0.2g实施例1制得的重金属检测粉乙，摇动溶解后，静置lOmin，利用分光光度计在波长为510nm处测定吸光度，代入重金属标准曲线，计算该矿冶废水重金属浓度为:6.29mg/L，与ICP-AES方法检测结果6.13mg/L基本一致，因此，该检测剂测定工业废水重金属总量准确、可靠。
【主权项】
1.一种水质重金属检测剂的制备方法，其特征在于:该检测剂由分别按如下方法制备得到重金属检测粉甲和乙两种粉剂，并分别密封，待用； 按质量比称取氢氧化钾:硫氰酸钾:聚乙烯吡咯烷酮=0.5?1:20:1，混合、研磨均匀，得重金属检测粉甲； 首先按质量比称取4-(2-卩比啶偶氮)间苯二酸:无水乙醇:硫酸钱:氟化钱=0.02?.0.1:10:100:100，将4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚溶解在无水乙醇中，再与硫酸铵、氟化铵混合均匀，在60°C恒温烘箱内烘干2h，冷却后研磨均匀，得重金属检测粉乙； 上述硫氰酸钾、氢氧化钾、4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚、氟化铵、硫酸铵、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇均为市售分析纯化学品。
2.一种如权利要求1所述方法得到的水质重金属检测剂的使用方法，其特征在于:将.0.1?0.5g重金属检测粉甲加入到1ml待测水样中，摇动溶解后，再加入0.2?0.8g重金属检测粉乙，摇动溶解后，静置10分钟，利用比色计或分光光度计测量，即得到待测水样中重金属总量浓度； 上述待测水样是指含2?7种重金属离子的地表水、地下水、海水、饮用水、工农业用水或工业废水； 上述重金属是指锰(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、锌(II)、镉(II)和铅(II)。
【专利摘要】本发明涉及一种水质重金属检测剂的制备和使用方法，分别按质量比称取氢氧化钾：硫氰酸钾：聚乙烯吡咯烷酮＝0.5～1：20：1，混合、研磨，得重金属检测粉甲；按质量比称取4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚：无水乙醇：硫酸铵：氟化铵＝0.02～0.1：10：100：100，将4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚溶解在无水乙醇中，再与硫酸铵、氟化铵混匀，烘干，冷却后研磨，得重金属检测粉乙。将0.1～0.5g重金属检测粉甲加到10ml待测水样中，溶解后加入0.2～0.8g重金属检测粉乙，溶解后静置10分钟，用比色计或分光光度计测量，即得待测水样中重金属浓度。本发明灵敏度高，质量稳定，携带方便，操作简单，用于地表水、地下水、海水、饮用水、工农业用水、工业废水中锰(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、锌(II)、镉(II)、铅(II)的总量检测。
【IPC分类】G01N21-78
【公开号】CN104597045
【申请号】CN201510011525
【发明人】郜子涵, 程雨涵, 郜洪文
【申请人】上海绿帝环保科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月9日