[发明专利]金属离子的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属离子的检测领域，特别涉及一种金属离子的检测方法。

背景技术

随着科技的发展，人类对资源的需求也越来越大，为了加快科技的发展，人类过度向自然界索取资源，从而导致当今社会面临一大问题—环境污染。目前，环境污染已经成为一个不可忽视的问题。工业“三废”(废水、废气、废渣)对环境造成了很大破坏，特别是工业废水的排放对水资源的污染尤其突出。例如，工矿、化工、电池、电镀等行业的工业废水中含有大量的重金属离子，有些企业将这些废水不加处理或者稍加处理就排放到水体中，导致重金属污染越来越严重，直接影响着人类健康和自然生态环境。

举例来说，Hg²⁺是无机汞最稳定的存在形式，容易对人或动物的大脑、神经系统、肾脏和内分泌系统等产生严重的破坏；此外，河流湖泊和海洋中的微生物能够将无机汞离子转换成甲基汞(CH₃Hg⁺)在生物体内累积起来，通过食物链进入人或其它动物体内，直接威胁人类的健康。Cd²⁺是水体重要污染源，其毒性很大；它能被植物体吸收并被富集，抑制植物生长发育，并可进入食物链进入人和动物体内。当被富集的Cd²⁺进入人体后，会导致其心血管、肺、肾脏和骨骼以及睾丸等组织器官的损坏，严重威胁人和动物体的健康。当Cd²⁺在人体内富集到一定浓度，会引起人中毒甚至是死亡，严重威胁人类的生命安全。Co²⁺中毒则可引起人体厌食、恶心、呕吐、腹泻、心前区疼痛、脸部与四肢发红、皮疹、暂时神经性耳聋、肾损害、腹痛，偶可引起色素沉着、甲状腺肿大、心率加快等反应，还可抑制红细胞的形成。

对重金属污染目前主要采用以防为主、防治结合的方针，虽然现在有专门检测金属离子的设备如原子吸收(AAS)、原子荧光吸收(AFS)和感应耦合等离子-质谱连用仪等，但是这些仪器价格昂贵，用于金属离子检测时往往存在样品制备步骤复杂、样品水溶性差、其它离子干扰严重等缺陷。鉴于目前的国民经济情况，很多条件不具备或技术不成熟的单位或个体无法采用上述高级设备对重金属进行常规检测，导致污染源扩大；而且，利用仪器检测的方法不能实现对水质的实时、实地检测。为了减少环境污染，保证人类健康生存和保持经济社会的可持续发展，做到早检测、早治理，降低污染治理的成本，将重金属离子污染对人类的危害控制在最低程度，必须要做到快速、实时检测水体中的汞离子等毒性阳离子。因此，研发一种灵敏度高、选择性好、操作简单、取样量少且成本低廉的快速直接检测Hg²⁺、Cd²⁺、Co²⁺等毒性金属离子的方法显得十分迫切和需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何简单、快速和灵敏地检测Hg²⁺、Cd²⁺和Co²⁺等毒性金属离子。

为解决上述问题，本发明提供了一种金属离子的检测方法，采用表面带不同电荷的金纳米粒子，基于金纳米粒子表面等离子体共振吸收峰的变化，简单、快速检测常见的毒性阳离子。

一种金属离子的检测方法，包括步骤：

(1)在四氯合金酸水溶液中加入表面保护剂和还原剂，制得含有表面保护剂修饰的金纳米粒子的检测液；

(2)提供两份相同且等量的上述检测液；将等体积的不含所述金属离子的溶液和被检测溶液分别加入所述两份检测液中，形成相应的第一混合溶液和第二混合溶液；

所述的不含所述金属离子的溶液与被检测溶液的溶剂相同，选自水或乙醇；

(3)根据第二混合溶液的颜色相对于第一混合溶液的颜色变化或者根据第二混合溶液相对于第一混合溶液紫外可见吸收强度变化，判断被检测溶液中是否存在所述金属离子。

同时还可根据第二混合溶液的颜色相对于第一混合溶液的颜色变化所需时间判断被检测溶液中金属离子的浓度范围；根据第二混合溶液相对于第一混合溶液紫外可见吸收强度变化，计算被检测溶液中所述金属离子的含量。

所述的表面保护剂选自十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、含巯基的化合物中的一种或多种；使用不同的表面保护剂可得到表面带所需要的不同电荷的金纳米粒子，可以选择性的检测被测金属离子并减小其它非被测金属离子的干扰。

所述的含巯基的化合物优选巯基乙酸、谷胱甘肽中的一种或两种。

所述的还原剂选自硼氢化钠(NaBH₄)。