[发明专利]一种二价铜离子的检测方法与试剂盒

说明书

技术领域

本发明属于金属离子检测领域，具体涉及一种快速、灵敏、简便地检测水溶液中低浓度二价铜离子(Cu²⁺)的方法与试剂盒。

背景技术

近年来，随着科学及各种工业技术的高速发展，为社会带来了巨大的经济利益，促进了国民经济的发展，但同时也让生态环境付出了惨痛的代价。以化工产业为例，其发展造成了大量化学物质污染问题，其中以重金属污染最为突出，严重威胁人类的身体健康。据环保部公布的《2013年上半年全国环境质量状况》显示，2013年上半年，12个地表水国控断面(点位)共出现22次重金属超标现象。涉及重金属污染的行业范围广，主要包括矿物开采及冶炼、电镀、皮革、农药、化工及IT行业等。这些污染物被排放到江河湖泊，甚至渗入到地下水中引起更为严重的水质污染，不但使得环境生态系统遭到破坏，也使饮用水源受到污染。重金属毒性大，降解难，可通过饮用被污染水源直接作用于人畜，也可通过水生动植物吸收并富集，通过食物链危害人畜的安全，严重危害人们的身体健康。重金属污染事件接二连三地发生，已引起各方的高度关注，因此，这对环境检测方式及方法提出了更高的要求。

所有重金属污染中，因铜元素涉及的行业广泛，所以Cu²⁺是广泛存在于生态环境中的重金属离子。铜元素是生命必需的微量元素之一，Cu²⁺在人体内的适量存在有利于维持正常的生命活动，尤其与人体的造血功能密切相关，参与人体的抗氧化作用及某些酶反应过程。然而铜过量时，会对生物体及人类造成巨大的危害，过量的Cu²⁺可与生物体中蛋白质的巯基结合，干扰巯基酶的活性。人体铜中毒表现为腹痛，皮疹、腹泻、呕吐，呕吐物为绿色。当铜含量超过人体所需量的100-150倍时，可引起坏死性肝炎和溶血性贫血。因此，对于环境中Cu²⁺过量的检测需引起足够的重视。

目前，检测包括Cu²⁺在内的重金属离子方法，主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。然而这些方法中或多或少都存在一些缺陷，如样品制备步骤复杂、干扰离子影响严重、仪器价格昂贵、检测时间长、不能实时实地检测等，实际应用受到了一定的限制。近年来，基于功能化贵金属纳米粒子的重金属离子传感器检测方法得到了广泛深入的发展，例如中国专利公布或公告号201010251278.8、201110299385.2、201110363954.5、201110378260.9、201210310138.2、201010194041.0等公开的方法，在金/银纳米粒子表面修饰某特异性检测试剂，通过与特定金属离子的络合、氧化还原反应等，导致金/银纳米粒子大小、间距及形貌等发生变化(团聚、粒径变化等)，进而导致溶液颜色及紫外可见吸收峰位及强度发生变化。此方法快速、简便、样品处理简单、经济、能够实现现场实时检测，可实现Hg²⁺、Cr³⁺、Cr(VI)、Co²⁺、Pb²⁺和Mn²⁺的肉眼比色检测，成为重金属离子检测的一个重要研究方向。同时，该方法在铜检测上也得到了一定的应用。在专利申请号为201210097477.7的专利中，介绍了一种快速灵敏检测Cu²⁺的方法，该检测体系利用绿色环保试剂淀粉类试剂保护，葡萄糖还原制备了单分散性银纳米粒子，弱酸性环境下，Cu²⁺与银纳米粒子发生氧化-还原反应，将纳米粒子刻蚀，使其粒径变小，导致银纳米粒子表面等离子体共振吸收发生变化，进而使溶液颜色及紫外可见吸收强度发生变化，从而达到检测Cu²⁺的目的。但该方法检测灵敏度略差，响应时间略长，并且没有具体的检测方式成型。

因此，探索一种经济、快速、简便、灵敏度高、反应更迅速的Cu²⁺检测方法，并将其制作成一种便于携带、可实时实地检测的试剂盒，广泛应用于污水处理、医学分析、食品分析、空气及土壤质量分析等领域，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测灵敏度高且经济、快速、简便和能现场检测水溶液中Cu²⁺的检测方法和试剂盒。该方法和试剂盒不仅适用于水溶液体系中Cu²⁺的检测，而且可以用来检测固态环境样品或者土壤及漂浮在大气中的灰尘经过处理后获得的水溶液中的Cu²⁺。

本发明的第一方面，提供了一种二价铜离子的检测试剂，所述试剂包括有效量的表面活性剂包裹的银纳米粒子和氯离子源。