[发明专利]用于氯离子检测的无铬指示装置

说明书

技术领域

本发明涉及改进的无铬化学指示装置及用于确定水性样品中氯离子的存在和量的无铬方法。

背景技术

氯离子的检测对于许多不同应用、包括但不限于健康和工业应用是关键的。本领域中已知用于检测氯离子的许多指示装置。大多数已知的氯离子指示装置使用铬酸银或重铬酸银六价铬(Cr(VI))化合物作为指示剂，其含有+6价的氧化态铬。然而，已知长时间暴露于六价铬造成显著的健康危险。

例如，如果六价铬接触到眼睛和皮肤，六价铬可能引起刺激且如果暴露足够久甚至会引起永久性损伤。另外，如果六价铬接触到皮肤上的切割或撕裂伤口，该化合物可能引起铬溃疡，其通常需要很长时间愈合且可能留下可见癜痕。如果吸入，六价铬可能刺激鼻道、喉咙和肺。此外，长时间暴露于六价铬可能引起粘膜损伤、鼻出血、隔膜穿孔和发生肺癌的危险增加。此外，当暴露于体内维生素C时，六价铬可能引起肺细胞内部个体DNA的严重损伤。甚至进一步，国际癌症研究机构(IARC)列出了六价铬为已知的人类致癌物质。

职业安全与健康管理局(OSHA)对于各种职业中六价铬的可接受暴露水平设定如下：对于一般工业，0.005mg/m³或5微克/m³ TWA；对于建筑业，0.005毫克/m³或5微克/m³ TWA；以及对于海运业，0.005毫克/m³或5微克/m³ TWA。此外，职业安全与健康国立研究所(NIOSH)已经认为0.001毫克Cr(VI)Am³ 10-hr TWA是推荐的暴露极限。

除了上述顾虑以外，还必须将含六价铬的装置在使用后谨慎处理并恰当处置。例如，六价铬普遍列于许多环境列表上，诸如美国的资源保护和回收法(RCRA)、日本的污染物排放与转移登记制度(PRTR)和欧盟危险废弃物指令中。虽然可以使用降低六价铬暴露水平的装置和方法，但是更加希望的是在氯离子检测中完全消除六价铬的使用。迄今为止，已知的现有技术未能提供用于氯离子检测的可使用的低成本且易于目测的无铬指示剂和方法。

附图说明

参考附图在以下描述中解释本发明，所述附图显示：

图1为根据本发明一个方面的化学指示装置的正视图；

图2为根据本发明一个方面被承载在背衬条上的化学指示装置的正视图；

图3为根据本发明一个方面布置在外壳内的化学指示装置的侧视图；

图4A和图4B为根据本发明一个方面的可再次使用的化学指示装置的正视图，所述装置包含布置在可从打开位置移动到闭合位置的外壳内的载体基质；

图5为根据本发明一个方面具有其上印刷有刻度的背衬条的装置的正视图；

图6为根据本发明一个方面的化学指示装置的后视图；

图7为显示根据本发明一个方面的方法的流程图；以及

图8表示根据本发明一个方面用于确定样品中未知浓度的氯离子的校准曲线。

发明的详细描述

参照图1，显示了用于检测样品中的氯离子的化学指示装置10(装置10)。装置10至少包括载体基质12和由载体基质12承载的指示剂14。有利地，本发明的指示剂14不是如用于检测氯离子的已知指示剂中典型的基于六价铬的化合物。作为替代，在本发明中，指示剂14包含具有银和钒酸根的化合物。在一个特定的实施方案中，指示剂14包含十钒酸银。在水溶液中钒至钒酸根的形成过程是复杂的。具体地讲，钒酸根将经历依赖于pH的自缩合。在高pH下，钒酸根含氧阴离子作为VO₄^3-存在。随着水溶液的pH下降，形成V₂O₇^4-，随后形成V₄O₁₂^4-，且最后形成十钒酸根V₁₀O₂₈^6-(其为钒酸根的无机聚合物)以提供深橙色物质。当十钒酸根与含银的化合物反应时，形成十钒酸银。该十钒酸银为也具有极深橙色的沉淀物。当与含氯离子的样品接触时，深橙色十钒酸银易于通过形成白色沉淀物(氯化银)而相对于深橙色背景退色。以这种方式，装置10在氯离子存在下提供能够容易地观察和测量的比色响应。