一种在线监控水中污染物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测方法，尤其是涉及一种在线监控水中污染物的方法。
【背景技术】
[0002]水是生命的源泉，是人类赖以生存和发展中不可缺少的重要物质资源之一。但是，随着社会的快速发展，大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水资源受到严重的污染，已对人类的生存安全构成了重大的威胁。据世界权威机构调查，在发展中国家，各类疾病中有8%是因为饮用了不卫生的水而传播的，每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡，因此，水污染又被称作“世界头号杀手”。面对这样的状况，提高对水污染的监控力度显得尤为重要了。其中监控方法是监控环节中的核心。发展简便、快速、高效、长期的监控方法不仅能大幅度提高监控的效果，而且能有效降低监控成本，对水污染的监控具有重要的意义。
[0003]拉曼光谱作为一种分子振动光谱技术，可以在分子水平上鉴别不同物质，在污染物检测方面具有众多优势(如无需标记、无需复杂样品预处理、精准提供分子化学信息、检测周期短和水干扰小等)，但是常规拉曼光谱由于信号弱，很多物质的拉曼信号难以检测，导致其应用受到极大的限制。表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)是指当待测物质吸附或贴近于金、银、铜等金属纳米结构表面时，其拉曼信号可以得到百万倍以上的增强。因此，SERS不仅具有常规拉曼光谱的优点，并且具有超高检测灵敏度，甚至可达到单分子检测水平。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，旨在提供一种新的检测方法，尤其是涉及一种在线监控水中污染物的方法。
[0005]本发明利用表面增强拉曼基底的质轻与柔性，将基底中含有拉曼活性纳米粒子组装体的一侧贴于水面，通过基底在水面的漂浮，吸附富集水中污染物，然后结合表面增强拉曼技术，检测基底表面污染物的拉曼信号，反应水中污染物的情况，从而实现长期在线监控水中污染状况。此种新方法简便、快速、低成本，具有广泛的应用前景。
[0006]本发明利用表面增强拉曼基底良好的稳定性和强度，通过对基底进行清洗，降低其背景信号，通过对基底进行修饰，增强其对污染物的吸附富集能力，提高其检测灵敏度。
[0007]本发明所述的表面增强拉曼基底，由拉曼活性纳米粒子组装体和柔性聚合物组成，通过简单改变实验参数，可实现对纳米粒子组装体结构、聚合物的种类和含量的调控，使其满足应用中的不同需求。
[0008]所述的表面增强拉曼基底制备方法如下:
I)构建油水体系，其中油相为含有聚合物的有机溶剂，水相为拉曼活性纳米粒子水溶液。聚合物包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚氨酯尿素、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、多聚赖氨酸、聚砜和聚醚砜等其中的一种或它们的混合物，及其改性物;有机溶剂包括甲苯、环己烷、环己酮、戊醇、乙醚、四氯化碳、氯仿等其中的一种或其混合液;拉曼活性纳米粒子为纳米金、银、铜等其中的一种或它们的混合物，及其复合结构；
2)通过搅拌子搅拌或超声，促使拉曼活性纳米粒子在油水界面自组装形成纳米组装体；
3)待有机溶剂挥发后，有机溶剂中的聚合物将形成一张薄膜，并把纳米粒子组装体固定住，最终形成具有质轻、柔性的表面增强拉曼基底。
[0009]本发明的优点是:
I)质轻、柔性的表面增强拉曼基底通过适当清洗可再生利用，有效降低成本。
[0010]2)该检测方法不需要进行任何预处理，操作简便。
[0011]3)该检测方法简便、快速、低成本，能实现长期在线监测，具有广泛应用前景。
[0012]【附图说明】:
图1为实施例1条件下，所制得的质轻、柔性的表面增强拉曼基底的光学照片图。
[0013]图2为实施例2条件下，质轻、柔性的表面增强拉曼基底贴在水面的光学照片。
[0014]图3为实施例2条件下，质轻、柔性的表面增强拉曼基底上的拉曼信号。
[0015]具体实施方法:
下面结合实(施案)例下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0016]实施例1:
1)首先取15ml新鲜制备的纳米金粒子溶液于25 mL烧杯中，并放入转子；
2)然后将3ml含有5%聚苯乙烯的甲苯和环已酮混合溶液，加到纳米金粒子溶液上，形成油水界面；
3)通过转子轻微搅拌纳米金粒子溶液，使纳米金粒子上浮到油水界面，并自组装成组装体；
4)待上层有机溶剂挥发以后，将含有纳米组装体的聚苯乙烯薄膜取出，最终得到质轻、柔性的表面增强拉曼基底。
[0017]实施例2:
1)配制的40ml甲基对硫磷溶液于50 ml的烧杯中，模拟被农药污染的水体；
2)然后将实施例1中所制备表面增强拉曼基底，浸泡在ImM巯基化β-环糊精溶液里5小时，接着用去离子水清洗基底；
3)将清洗后的表面增强拉曼基底中含有纳米粒子组装体的一侧贴在水面；
3)使用便携式拉曼光谱仪，在不同时间段，对贴在水面的表面增强拉曼基底，进行拉曼光谱扫描；
4)最后通过检测得到的拉曼信号，判断水中污染物的情况。
[0018]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种在线监控水中污染物的方法，其特征在于将质轻、柔性的表面增强拉曼基底贴于水面，通过基底在水面的漂浮，吸附富集水中污染物，然后结合表面增强拉曼技术，检测基底表面污染物的拉曼信号，从而反映水中污染物的情况，最终实现长期在线监控水中污染状况。2.权利要求1所述的一种在线监控水中污染物的方法，其特征在于质轻、柔性的表面增强拉曼基底，由拉曼活性纳米粒子组装体和柔性聚合物组成，其中组装体的结构、聚合物的种类和含量易于调控，便于满足不同应用需求。3.权利要求1所述的一种在线监控水中污染物的方法，其特征在于质轻、柔性的表面增强拉曼基底中，拉曼活性纳米粒子组装体是由聚合物物理收缩固定，具有良好的稳定性和强度，可进行各种清洗、修饰等，而不破坏其结构。4.如权利要求1所述的一种在线监控水中污染物的方法，其特征在于易于对质轻、柔性的表面增强拉曼基底进行修饰，增强拉曼基底对污染物的吸附富集能力，提高检测灵敏度，其中修饰分子包含环糊精及其衍生物，酶，适配体等。5.权利要求1所述的一种在线监控水中污染物的方法，其特征在于所述的质轻、柔性的表面增强拉曼基底的制备方法如下: 1)构建油水体系，其中油相为含有聚合物的有机溶剂，水相为拉曼活性纳米粒子水溶液;聚合物包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚氨酯尿素、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、多聚赖氨酸、聚砜和聚醚砜等其中的一种或它们的混合物，及其改性物;有机溶剂包括甲苯、环己烷、环己酮、戊醇、乙醚、四氯化碳、氯仿等其中的一种或其混合液;拉曼活性纳米粒子为纳米金、银、铜等其中的一种或它们的混合物，及其复合结构； 2)通过搅拌子搅拌或超声，促使拉曼活性纳米粒子在油水界面自组装形成纳米组装体； 3)待有机溶剂挥发后，有机溶剂中的聚合物将形成一张薄膜，并把纳米粒子组装体固定住，最终形成具有质轻、柔性的表面增强拉曼基底。
【专利摘要】一种在线监控水中污染物的方法，其特征在于将质轻、柔性的表面增强拉曼基底贴于水面，通过基底在水面的漂浮，吸附富集水中污染物，然后结合表面增强拉曼技术，检测基底表面污染物的拉曼信号，从而反映水中污染物的情况，最终实现长期在线监控水中污染状况，保证水质安全。相比于其它检测方法，该方法简单、快速、低成本、能在线长期监控水质安全，在环境监测领域有着极为广泛的应用前景。
【IPC分类】G01N21/65
【公开号】CN105548141
【申请号】CN201610042548
【发明人】钟鹭斌, 郑煜铭, 牛琦峰
【申请人】中国科学院城市环境研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日