一种水体中痕量重金属离子检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种重金属离子监测的方法，特别是设及一种水体中痕量重金属离子 在线监测方法。
【背景技术】
[0002] 近年来我国水环境和±壤环境金属污染严重。金属是不可降解的物质，在自然界 循环中只能通过水溶液、±壤或者生物体进行流动。金属本身是人体所必需要的微量元素， 但由于近年来工业上金属的超量排放，导致环境中的金属严重超标，而通过食物链富集的 金属离子量早已超过人类可W承受的程度。因此对于环境污染事件和生态风险筛查等多种 条件下的水体中重金属离子的快速准确的检测成为当务之急。
[0003] 现有的重金属离子检测手段包括电化学方法（电导分析法、电位分析法、极谱法、 伏安法等），光谱法（有质谱法、原子吸收光谱法、原子巧光法、原子发射光谱法、紫外-可见 分光光度法等），生物学方法（免疫检测和功能DNA检测技术）。其中电化学方法检测相对 成本较高，而生物学方法还没有达到实际应用的水平，光谱法相对较好但检测混合金属离 子时却又有着吸光度重叠和检测灵敏度低的缺陷。
[0004] 随着水体中重金属和种类越来越多，对人类的危害越来越大，寻找一种简便快捷 的针对水中重金属离子的检测技术则成了当务之急。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种简便快捷的水体中痕量重金属离 子检测方法。
[0006] 本发明的技术方案概述如下：
[0007] 一种水体中痕量重金属离子检测方法，包括如下步骤：
[000引 （1)离子富集：向100ml含有痕量重金属离子的待监测水样中加入0. 001-0.Ig树 脂吸附水体中的痕量重金属离子；所述树脂为强酸性苯己締系阳离子交换树脂、NKC-9干 氨催化树脂Styrene_DVB、弱酸性丙締酸系阳离子交换树脂110、大孔弱酸性丙締酸树脂或 大孔苯己締系磯酸树脂化T-1 ;
[0009] 似洗脱；将步骤（1)得到的树脂加入到0. 2-5ml的浓度为0. 05-2mol/L的酸水 溶液中，将重金属离子从树脂上洗脱下来，收集洗脱液；
[0010] (3)检测；用碱水溶液中和洗脱液至显色剂显色反应的pH,加入0. 5-5ml缓冲液； 加入0.l-2mL的浓度为l-3g/L的显色剂水溶液，摇匀，静置；用紫外可见分光光度计进行检 巧。，记录吸光度；将吸光度进行整理，输入到软件编程中，利用软件编程对吸光度进行分析 分解，得到含有痕量重金属离子的待监测水样中各个离子的浓度。
[0011] 所述强酸性苯己締系阳离子交换树脂的型号为；〇〇1*1、〇〇1*1. 1、〇〇1*2、 001*3001*4、001*7、002*7、003*7、004*7、005*7、001*8、001*7*7、001*14. 5、D001-CC、 D001SS、D061、D072 或D072H。
[0012] 所述大孔弱酸性丙締酸树脂的型号为；D113、D151或D152。
[0013] 所述酸为硫酸，盐酸，甲酸，己酸，磯酸，亚硫酸，碳酸，磯酸或氨硫酸。
[0014] 所述碱为碳酸氨钢，氨氧化钢，氨氧化钟，碳酸钟或碳酸钢。
[0015] 所述缓冲液为醋酸钢缓冲液、磯酸盐缓冲液、醋酸一醋酸锭缓冲液、磯酸缓冲液、 巧樣酸缓冲液、碳酸缓冲液、醋酸缓冲液、己比妥酸缓冲液或=哲甲基氨基甲烧缓冲液。
[0016] 所述显色剂为二甲酪澄，铭黑T，1-(2-化晚偶氮）-2-蒙酪，横基水杨酸，4-(2-化 晚偶氮）-间苯二酪，巧指示剂，K-B指示剂或甲基澄。
[0017] 本发明的优点：
[0018] 本发明的方法简单，准确，可对紫外的重叠峰进行分解，可W更加精确的测出各种 重金属离子的吸光度，从而计算出水体中的金属离子浓度。对实际样品中的特定离子浓度 测定的相关性可达0.996W上，具有较强可实施性。本发明的方法对离子的富集倍数可控。 本发明的水体中痕量重金属离子检测的方法，比电化学测试、生物学测试等方法更快捷，比 ICP测试等精确测量的方法更简便，同时避开传统的紫外测试方法中多离子检测时的峰重 叠现象，经过离子富集来扩大样品测试的最低检测限，可更有效的对水体中的痕量重金属 离子进行检测。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0020] 一种水体中痕量重金属离子检测方法，包括如下步骤：
[0021] (1)离子富集：向100ml含有痕量重金属离子（铜，钻，镶）的待监测水样中加入 树脂，吸附水体中的痕量重金属离子；
[002引 似洗脱；将步骤（1)得到的树脂加入到酸水溶液中，将重金属离子从树脂上洗脱 下来，收集洗脱液；
[0023] (3)检测；用碱水溶液中和洗脱液至显色剂显色反应的pH,加入缓冲液；加入显色 剂水溶液，摇匀，静置；用紫外可见分光光度计进行检测，记录吸光度；将吸光度进行整理， 输入到软件编程中（表1中各个实施例的模型建立是在各自实施例相对应的显色剂浓度与 体积的条件下建立的），利用软件编程对吸光度进行分析分解，得到含有痕量重金属离子的 待监测水样中各个离子的浓度。
[0024] 各实施例向100ml含有痕量重金属离子的待监测水样具体加入的物质及参数见 表1。
[00巧]表1
[0026]
[0027] 表1中显示；"树脂"项下实施例1-5,7是强酸性苯己締系阳离子交换树脂的型号， 实施例8-10是大孔弱酸性丙締酸树脂的型号；括号内显示为采用各个树脂的具体克数。
[0028] "酸水溶液"项下第1个数字为浓度，单位是mol/L;其各实施例"酸水溶液"中的 酸列在表1中。
[0029] "碱水溶液"的浓度均为0.Imol/L。其各实施例"碱水溶液"中的碱列在表1中。
[0030] "缓冲液"项下；第一个数字，1为醋酸钢缓冲液、2为磯酸盐缓冲液、3为醋酸一醋 酸锭缓冲液、4为磯酸缓冲液、5为巧樣酸缓冲液、6为碳酸缓冲液、7为醋酸缓冲液、8为己比 妥酸缓冲液、9为=哲甲基氨基甲烧缓冲液。第二个数字为缓冲液的体积数。
[0031] 显色剂水溶液中显色剂的浓度为；2g/L。实验证明，也可W是Ig/L或3g/L。
[0032] 溶液全部是铜钻镶混合离子溶液，且离子浓度均为0. 05mg/L;
[0033] 通过富集后离子浓度的模型分解求值，可得富集后各个离子的浓度，除W各自初 始浓度，即为富集倍数。
[0034] 用各实施例的方法检测，计算机计算出来的结果：
[0035] 实施例1的富集倍数为；90倍W上，实施例2的富集倍数为；450倍W上，实施例3 的富集倍数为；90倍W上，实施例4的富集倍数为；15倍W上，实施例5的富集倍数为；40 倍W上、实施例6的富集倍数为；40倍W上、实施例7的富集倍数为；35倍W上，实施例8的 富集倍数为；40倍W上、实施例9的富集倍数为；42倍W上、实施例10的富集倍数为；30倍 W上、实施例11的富集倍数为；40倍W上，实施例12的富集倍数为；30倍W上。
[0036] 软件编程：
[0037] (1)在表格中列出铜、钻、镶离子浓度分别在0.Olmg/l-O.Img/L平均分成的10 组；
[003引 （2)在表格中列出铜、钻、镶离子浓度分别在0.Img/l-lOmg/L平均分成的100组；
[0039] 做用Matl油进行随机分组，依据随机分组后的溶液的铜、钻、镶离子浓度进行配 审IJ，调节酸酸度得到显色剂显色反应的抑，加入缓冲液；加入显色剂水溶液，摇匀，静置；用 紫外可见分光光度计进行检测，记录吸光度；进行软件编程。
[0040] 将所有检测结果及响应的离子浓度进行建模，然后进行相关性分析W及实际检测 来确定模型是合理的，可W将混合待检测溶液通过测得的紫外吸光度来进行分解，从而得 到混合溶液中离子各自的浓度。见表2。
[0041] 表2,用本发明的方法模型计算所得富集后的各离子浓度
[0042]
[0043] 用本发明的各实施例的方法步骤（1)、（2)收集洗脱液，再用碱水溶液中和后(对 比例）再用标准测试方法（IC巧测试，所得富集后的各离子浓度见表3。
[0044] 表3ICP测试所得富集后的各离子浓度
[0045]
[0046] 表3中的对比例序号与实施例对应。
[0047] 铜相对标准偏差2. 3 %，钻相对标准偏差3. 5 %，镶相对标准偏差3. 4 %。
【主权项】
1. 一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是包括如下步骤： (1) 离子富集：向100mL含有痕量重金属离子的待监测水样中加入0. 001-0.1 g树脂吸 附水体中的痕量重金属离子；所述树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂、NKC-9干氢催 化树脂Styren e_DVB、弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂110、大孔弱酸性丙烯酸树脂或大孔 苯乙烯系磷酸树脂DLT-I ; (2) 洗脱：将步骤（1)得到的树脂加入到0. 2-5ml的浓度为0. 05-2mol/L的酸水溶液 中，将重金属离子从树脂上洗脱下来，收集洗脱液； (3) 检测：用碱水溶液中和洗脱液至显色剂显色反应的pH,加入0. 5-5ml缓冲液；加 入0. l-2mL的浓度为l-3g/L的显色剂水溶液，摇匀，静置；用紫外可见分光光度计进行检 测，记录吸光度；将吸光度进行整理，输入到软件编程中，利用软件编程对吸光度进行分析 分解，得到含有痕量重金属离子的待监测水样中各个离子的浓度。2. 根据权利要求1所述的一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是所述强酸 性苯乙烯系阳离子交换树脂的型号为：001*1、001*1. 1、001*2、001*3001*4、001*7、002*7、 003*7、004*7、005*7、001*8、001*7*7、001*14. 5、D001-CC、D001SS、D061、D072 或 D072H。3. 根据权利要求1所述的一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是所述大孔弱 酸性丙烯酸树脂的型号为：D113、D151或D152。4. 根据权利要求1所述的一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是所述酸为硫 酸，盐酸，甲酸，乙酸，磷酸，亚硫酸，碳酸，磷酸或氢硫酸。5. 根据权利要求1所述的一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是所述碱为碳 酸氢钠，氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钾或碳酸钠。6. 根据权利要求1所述的一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是所述缓冲液 为醋酸钠缓冲液、磷酸盐缓冲液、醋酸一醋酸铵缓冲液、磷酸缓冲液、柠檬酸缓冲液、碳酸缓 冲液、醋酸缓冲液、巴比妥酸缓冲液或三羟甲基氨基甲烷缓冲液。7. 根据权利要求1所述的一种水体中痕量重金属离子检测方法，其特征是所述显色剂 为二甲酚橙，铬黑T，1-(2-吡啶偶氮）-2-萘酚，磺基水杨酸，4-(2-吡啶偶氮）-间苯二酚， 钙指示剂，K-B指示剂，甲基橙。
【专利摘要】本发明公开了一种水体中痕量重金属离子检测方法，步骤为：(1)离子富集：向含有痕量重金属离子的待监测水样中加入树脂，吸附水体中的痕量重金属离子；(2)洗脱：将步骤(1)得到的树脂加入到酸水溶液中，将重金属离子洗脱下来，收集洗脱液；(3)检测：用碱水溶液中和，加入缓冲液和显色剂水溶液；用紫外可见分光光度计进行检测，记录吸光度；将吸光度进行整理，输入到软件编程中，利用软件编程对吸光度进行分析分解，得到含有痕量重金属离子的待监测水样中各离子浓度。本发明的方法简单，准确，可对紫外的重叠峰进行分解，可以更加精确的测出各种重金属离子的吸光度，从而计算出水体中的金属离子浓度。本发明的方法对离子的富集倍数可控。
【IPC分类】G01N21/33, G01N21/78
【公开号】CN104977295
【申请号】CN201510357427
【发明人】郭玉高, 赵贺, 韩叶林, 马硕, 管山
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月25日