[发明专利]一种多金属离子快速定量比色检测功能纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种多金属离子快速定量比色检测功能纤维及其制备方法和应用，所述纤维富含多段检测位点，可分别实现对Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺的选择性检测，所述纤维是通过三种多功能基团分别修饰的聚乙烯亚胺聚合物分别与羧基化纳米纤维素混合后，采用仿蜘蛛纺丝原理的同轴纺丝方法，分段纺丝形成每根都具有三段不同功能基团的纤维，再采用后交联技术进行微交联得到；所述材料以纳米纤维素为骨架，纳米纤维素与三种多功能基团分别修饰的聚乙烯亚胺聚合物间的连接为化学键连接；本发明的纤维具有三段不同功能基团，可同时对水中Cu²⁺、Fe³⁺和Pb²⁺进行富集并比色检测，通过不同颜色以及色度深浅变化来判断重金属离子种类及其浓度。

技术领域

本发明属于智能纤维功能性材料，具体涉及一种多金属离子快速定量比色检测多功能仿生纤维及其制备方法和应用

背景技术

水体中重金属离子污染给人类的健康和生态系统带来严重危害。因此，如何快速检测水体中重金属离子种类对重金属污染的防治有着重要的意义。对于水体中重金属的典型有效检测方法包括：质谱、色谱、光谱。例如：原子发射/吸收光谱法(AAS/AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、原子荧光光谱法(AFS)等，但水体重金属污染一般都是突发事件，这些检测方法设备昂贵、且需要专业人员实验室操作，很难实现现场检测。而今年来发展起来的比色检测法因其有操作简单、形式多样，肉眼可观察的颜色变化等在重金属检测领域逐渐得到广泛关注。然而，目前所报道的重金属比色检测材料大多数制备工艺较为复杂，尤其是在固体纤维基比色材料，在纤维表面进行化学改性接枝率较低，检测下限高，物理涂覆功能试剂很容易脱落导致二次污染，因此很难满足低浓度重金属快速检测的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述技术存在的不足，提供一种一种多金属离子快速定量比色检测功能纤维及其制备方法，所述纤维可同时对水中Cu²⁺、Fe³⁺和Pb²⁺进行富集并比色检测，通过不同颜色以及色度深浅变化来判断重金属离子种类及其浓度，检测下限均低于国家饮用水标准。

本发明的目的是提供一种多金属离子快速定量比色检测功能纤维；

本发明的另一目的是提供上述多金属离子快速定量比色检测功能纤维的制备方法；

本发明的再一目的是提供上述多金属离子快速定量比色检测功能纤维的应用。

本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现：

一种多金属离子快速定量比色检测功能纤维，所述纤维富含多段检测位点，可分别实现对Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺的选择性检测，所述纤维是通过三种多功能基团分别修饰的聚乙烯亚胺聚合物分别与羧基化纳米纤维素混合后，采用仿蜘蛛纺丝原理的同轴纺丝方法，分段纺丝形成每根都具有三段不同功能基团的纤维，再采用后交联技术进行微交联得到；所述材料以纳米纤维素为骨架，纳米纤维素与三种多功能基团分别修饰的聚乙烯亚胺聚合物间的连接为化学键连接；

所述三种多功能基团分别修饰的聚乙烯亚胺聚合物分别为含N、S位点的亚乙基二硫代二乙酸修饰的聚乙烯亚胺聚合物、含N、O位点的谷胱甘肽和纳米金同时修饰的聚乙烯亚胺聚合物以及含O、N位点的多巴胺修饰的聚乙烯亚胺聚合物；所述含O、N位点的多巴胺修饰的聚乙烯亚胺聚合物是通过多元羧酸和多巴胺修饰聚乙烯亚胺得到；

所述羧基化纳米纤维素是由TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系将生物质纤维氧化得到。

上述多金属离子快速定量比色检测功能纤维的制备方法，包括以下步骤：