技术领域：
本发明涉及重金属快速检测技术领域，具体涉及一种检测多种重金属的检测载体及其检测方法。
背景技术：
：
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但随着经济的发展，国内对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铜、铅、汞、铬、镉、钴、砷等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。铜、铅、汞、镉、铬、钴、砷等重金属污染的生物毒性非常显著，给人类健康和环境造成极大危害。
目前重金属检测的主要方法是光谱法，包括原子(吸收、发射、荧光等)光谱方法以及分光光度法等。近年来，原子光谱与等离子发射光谱技术(icp技术)的联用，提高了检测的灵敏度，拓宽了检测的线性范围，而与质谱联用(icp-ms)使检测更加灵敏，数据分析更加方便。但是，此类仪器较为昂贵，在大多数实验室中的推广应用因此受到限制。
除光谱法外，以金属显色剂为基础的分光光度法也是目前常用的一种检测方法。目前，食品添加剂中的重金属检查方法国家标准采用的是饱和硫化氢溶液作显色剂的分光光度法。但该法污染严重，制备繁琐且新鲜制备的饱和硫化氢溶液具有强烈的腐蛋臭味，毒性极大，会使人的中枢神经系统中毒，产生头昏、恶心、呕吐现象，重者丧失意识、昏迷、窒息甚至死亡。因此，用毒性较小且效果明显的金属有机显色剂来替代饱和硫化氢溶液显色的新方法获得了很大的发展。
大多数有机显色剂中一般都含有生色团和助色团，它们能与重金属生成稳定螯合物并显示特定的颜色。有机化合物中的不饱和键基团能吸收波长大于200nm的光。这种基团称为广义的生色团。例如偶氮基(-n＝n-)，醌基等。某些会有环对电子的基团，它们与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响有机化合物对光的吸收，使颜色加深。这些基团称为助色团。例如：胺基(-nh2)，羟基(-oh)等，以及卤代基(x-)等，它们能与生色团上的不饱和键相互作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的激化能，促使试剂对光的最大吸收向长波方向移动，所以这些基团称为助色团。有机显色剂用于检测重金属离子生成螯合物具有以下优点：(1)颜色鲜明，一般ε>104，灵敏度高。(2)结合稳定，离解常数小。(3)选择性高，专属性强。
目前常用的显色剂有邻二氮菲类、卟啉类、双硫腙、二甲酚橙及偶氮胂类等。邻二氮菲是一种常用的氧化还原指示剂。它是一个双齿杂环化合物配体，类似于2,2'-联吡啶，是晶态材料构筑中常用的辅助配体，其具有很强的螯合作用，能与大多数金属离子形成很稳定的配合物，目前最常用的应用是分光光度法测定铁。卟啉(porphyrins)是卟吩(porphine)外环带有取代基的同系物和衍生物的总称，是一种特殊的大环共轭芳香体系，被广泛应用于生物化学、医学、络合分析化学、材料化学、光电化学和催化化学等领域。卟啉最显著的化学特性是其易与金属离子生成1：1配合物，且配合物的稳定性较高。卟啉螯合金属的种类非常多，能与周期表中所有的金属离子和半金属离子配合，近几年来已成为国内最常见的分光光度法、荧光光度法和高效液相色谱法。双硫腙又名二苯硫化偶氮羰酰肼，是铅、汞、锌常用的检测试剂，能与金属离子结合产生红色络合物。二甲酚橙(3,3′-双(二羧甲基氨甲基)-邻甲酚磺酞)属于三苯甲烷类显色剂，能与绝大多数重金属离子生成紫色的络合物。但卟啉类的金属络合物吸收峰大多在420nm左右，人类的肉眼对其辨别力较差，因此只能用在分光光度检测方面。双硫腙为易被空气氧化，需加入二氧化硫水溶液保护，因此试剂的稳定性和环保方面不足。
二甲酚橙是紫色结晶，易溶于水，它有6级酸式解离。其中h6in至h2in4-都是黄色，hin5-至in6-是红色。在ph＝5～6时，二甲酚橙主要以h2in4-形式存在。在ph>6.3时呈现红色，在ph<6.3时呈现黄色，ph＝pka＝6.3时，呈现中间颜色。二甲酚橙可用于许多重金属离子的直接滴定，在ph<6.3时终点由亮黄色转变为红紫色，变色敏锐，适用于肉眼检测应用。二甲酚橙与金属离子形成的配合物都是红紫色，因此它只适用于在ph<6的酸性溶液中。
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-b-d葡萄糖。其结构式如下：
技术实现要素：
：
本发明的目的是提供一种检测多种重金属的检测载体及其检测方法，所述检测载体利用二甲酚橙修饰微孔改性硝酸纤维膜，可作为重金属离子的螯合及显色载体，通过采用针孔滤器进行重金属离子的富集，并对比标准比色卡进行高灵敏度、半定量、实时快速检测环境、食品、工业产品中的重金属，方便快捷，可以节省大量的经济和人力，有利于食品、化妆品安全及环境污染的实时监测，同时对于人体铅、汞中毒尤其是儿童与职业病患者的早期防治有重要作用，解决了传统仪器检测中需要大型仪器、仪器操作困难、费用高、检测时间长、检测不方便的问题。本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种检测多种重金属的检测载体，所述重金属选自铜、铅、汞、铬、镉、钴、砷中的一种以上，该检测载体为包被有二甲酚橙的改性硝酸纤维膜，利用二甲酚橙修饰微孔改性硝酸纤维膜，该检测载体的制备方法包括以下步骤：
(1)以0.45um硝酸纤维素膜为基底膜，用0.5wt％naoh水溶液作为活化剂在室温活化30min，其后用去离子水洗净烘干得到活化后的硝酸纤维素膜；
(2)将hcl调节的ph＝2的壳聚糖溶液加入到活化后的硝酸纤维素膜上，室温反应2小时进行壳聚糖改性，用去离子水洗净后得到改性后硝酸纤维素膜；活化后的硝酸纤维素膜与hcl调节的ph＝2的壳聚糖溶液的质量比为1:10-1:1000；
(3)改性后硝酸纤维素膜中加入1wt％的二甲酚橙溶液，调节ph值为5.5，室温反应1小时后用去离子水洗净烘干得到目标产物。
本发明还保护一种检测多种重金属的检测方法，该方法包括以下步骤：
首先用去离子水配置的硝酸溶液提取样本中存在的重金属离子，其后通过定性滤纸初步过滤溶液中颗粒物，再通过针孔滤器过滤，针孔滤器铺设的滤纸为上述检测多种重金属的检测载体：包被有二甲酚橙的改性硝酸纤维膜，在溶液通过滤纸时，重金属离子与二甲酚橙结合并显色，最后拆卸滤器将滤纸与预先提供的标准比色卡进行颜色对比，由此测定样本中重金属离子含量；所述重金属选自铜、铅、汞、铬、镉、钴、砷中的一种以上。
二甲酚橙分子含有4个羧基，当其与重金属结合后其中两个羧基与金属离子螯合，形成如式ⅰ所示的二甲酚橙络合物复合分子。由于该络合物仍有两个游离羧基，因此在ph<6的酸性溶液中仍以阴离子形式存在。
改性后硝酸纤维素膜一方面增强其机械性能和韧性，另一方面对壳聚糖进行了固定，防止壳聚糖在酸性溶液中的溶解引起过滤丢失，从而使壳聚糖在ph值为5.5条件下能稳定吸附二甲酚橙，且不影响二甲酚橙络合物的显色。
包被有二甲酚橙的改性硝酸纤维膜亲水性强，与水溶液中的重金属离子络合并显色。
特别地，由于二甲酚橙能与多种重金属离子螯合并发生颜色变化，因此通过在待测溶液中缓冲体系中预先添加不同的阴离子封闭剂屏蔽非靶标金属离子的影响，例如可用nh4f掩蔽al3+、ti4+，抗坏血酸掩蔽fe3+，邻二氮菲掩蔽ni2+，乙酰丙酮掩蔽th4+、al3+等，也可做成通用检测卡用于多种重金属离子的广谱检测。
此外待测溶液中还可添加一些表面活性剂如tween-20、peg等增加离子结合速度并提高显色效果，增加检测灵敏度。本发明的有益效果如下：
1)本发明简易便携，操作简单、检测速度快，采用比色卡形式检测，与预先提供的标准比色卡进行颜色对比，由此测定样本中重金属离子含量，结果直观，且检测时间短，10分钟内可判读结果，无须借助辅助仪器和和专业人员。
2)灵敏度高：由于采用针孔滤器进行重金属离子的富集，因此可以实现离子的富集，增加灵敏度，这与传统的重金属比色卡在灵敏度方面有重大提升，以20ml的注射器为例，相当于提高了100倍，因此能检测到更微量的重金属离子，检测下限达0.1mg/l。
3)低价：相比一台重金属离子检测仪器或生物传感器几千甚至上万乃至十万的价格来说，本发明售价低廉，普通人群亦有能力购买。
4)灵活度高：通过调配金属屏蔽试剂可以检测样本中特定的重金属离子，或是检测数种重金属离子，因此还可以研发和推广一系列用于检测其他离子或重金属的产品。
总之，本发明实现了高灵敏度、半定量、实时快速检测环境、食品、工业产品中的重金属，方便快捷，可以节省大量的经济和人力，有利于食品、化妆品安全及环境污染的实时监测，同时对于人体铅、汞中毒尤其是儿童与职业病患者的早期防治有重要作用，解决了传统仪器检测中需要大型仪器、仪器操作困难、费用高、检测时间长、检测不方便的问题。
附图说明：
图1是本发明的检测载体显色的灰度与待测溶液中重金属离子含量的关系图；
其中，横坐标为待测溶液中重金属离子含量，纵坐标为检测载体显色的灰度。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
一种检测多种重金属的检测载体，所述重金属选自铜、铅、汞、铬、镉、钴、砷中的一种以上，该载体为包被有二甲酚橙的改性硝酸纤维膜，利用二甲酚橙修饰微孔改性硝酸纤维膜，该检测载体的制备方法包括以下步骤：
(1)以0.45um硝酸纤维素膜为基底膜，用0.5wt％naoh水溶液作为活化剂在室温活化30min，其后用去离子水洗净烘干得到活化后的硝酸纤维素膜；
(2)将hcl调节的ph＝2的壳聚糖溶液加入到活化后的硝酸纤维素膜上，室温反应2小时进行壳聚糖改性，用去离子水洗净后得到改性后硝酸纤维素膜；活化后的硝酸纤维素膜与hcl调节的ph＝2的壳聚糖溶液的质量比为1:100。
(3)改性后硝酸纤维素膜中加入1wt％的二甲酚橙溶液，调节ph值为5.5，室温反应1小时后用去离子水洗净烘干得到目标产物。
实验结果表明：改性后硝酸纤维素膜一方面增强硝酸纤维素膜的机械性能和韧性，另一方面对壳聚糖进行了固定，防止壳聚糖在酸性溶液中的溶解引起过滤丢失，从而使壳聚糖在ph值为5.5条件下能稳定吸附二甲酚橙，且不影响二甲酚橙络合物的显色，如图1所示，本发明的检测载体显色的灰度与待测溶液中重金属离子含量呈对应关系，可半定量快速检测待测溶液中重金属离子含量。
实施例2：
一种检测多种重金属的检测方法，该方法包括以下步骤：
首先用去离子水配置的硝酸溶液提取样本中存在的重金属离子，所述重金属选自铜、铅、汞、铬、镉、钴、砷中的一种以上，其后通过定性滤纸初步过滤溶液中颗粒物，再通过针孔滤器过滤，针孔滤器铺设的滤纸为实施例1制备的检测多种重金属的检测载体：包被有二甲酚橙的改性硝酸纤维膜，在溶液通过滤纸时，重金属离子与二甲酚橙结合并显色，最后拆卸滤器将滤纸与预先提供的标准比色卡进行颜色对比，由此测定样本中重金属离子含量。10分钟内可得到结果，检测下限达0.1mg/l。