[发明专利]一种纳米海绵结构凝胶材料及其制备方法和应用、水质检测方法

说明书

本发明提供了一种纳米海绵结构凝胶材料及其制备方法和应用、水质检测方法，属于水质检测技术领域。本发明将聚乳酸‑羟基乙酸微球分散于聚丙烯酰胺凝胶材料内部形成纳米海绵结构，纳米海绵结构不仅可以同时化学键联对多种金属离子响应的不同显色分子，提高装载量，而且提升了对金属离子的快速吸附性能。同时，外部的聚丙烯酰胺凝胶的大孔隙结构可以直接屏蔽生物蛋白、泥沙、细菌等大颗粒。在聚乳酸‑羟基乙酸微球表面固定对金属离子选择性响应的显色试剂作为功能分子，避免显示试剂被氧气氧化，提高显色稳定性，形成具有对金属离子特异性吸附和显色的纳米海绵结构，能有效解决生活用水中多种金属离子快速检测的问题。

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种纳米海绵结构凝胶材料及其制备方法和应用、水质检测方法。

背景技术

重金属元素铁锰等广泛存在于地壳中，是生活用水检测的常规指标。由于实际生活水源地环境复杂分散、干扰物众多，因此快速的水质检测成为难点。目前，通常采用显色法进行水质分析，显色法检测时间短、操作简单，适用于现场水质分析，但是现有显色分析的灵敏度较低，实际检测易受到显色试剂稳定性不足以及水质中其他成分干扰等影响。

凝胶材料能够有效增强显色试剂稳定性、具有储存运输方便的特点，但是现有基于凝胶材料的检测方法，存在对小分子检测物的吸附性能弱、显色剂固定效果差、实际现场检测中泥沙细菌等大颗粒影响大以及难以对多种金属离子同时检测等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米海绵结构凝胶材料及其制备方法和应用、水质检测方法，本发明所制备的纳米海绵结构凝胶具有高负载、强吸附特点，可实现水样中不同金属离子浓度的同时现场快速检测。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种纳米海绵结构凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚乳酸-羟基乙酸微球、显色试剂、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、催化剂和水混合，进行聚合反应，得到纳米海绵结构凝胶材料。

优选的，所述显色试剂为邻二氮菲和/或甲醛肟。

优选的，当所述显色试剂为邻二氮菲时，所述聚合反应的原料还包括海藻酸钠或透明质酸。

优选的，当所述显色试剂为邻二氮菲和甲醛肟时，所述聚合反应的原料还包括羧甲基壳聚糖或壳聚糖。

优选的，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠；所述交联剂包括二甲基丙烯酸酯-聚乙二醇；所述催化剂包括四甲基乙二胺；所述聚乳酸-羟基乙酸微球、显色试剂、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、催化剂和水的用量比为(10～1000)mg:(10～1000)mg:(100～1000)mg:(1～100)mg:(10～100)μL:(20～500)μL:(1～10)mL。

优选的，所述聚合反应的时间为1～20min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米海绵结构凝胶材料，包括聚丙烯酰胺凝胶以及分散于所述聚丙烯酰胺凝胶内部的聚乳酸-羟基乙酸微球，以及固定于所述聚乳酸-羟基乙酸微球表面的显色试剂。

本发明提供了上述技术方案所述纳米海绵结构凝胶材料在水质分析中的应用。

本发明提供了一种基于纳米海绵结构凝胶材料的水质检测方法，包括以下步骤：

将纳米海绵结构凝胶材料分别与不同浓度的金属离子溶液混合，进行第一吸附，将所得吸附后凝胶材料与酸度调节剂混合，进行显色，得到对应不同浓度金属离子的不同颜色凝胶，根据不同颜色凝胶的颜色深度变化制作比色卡；

将纳米海绵结构凝胶材料与待测水样按照第一吸附的条件进行吸附，将所得凝胶颜色与比色卡进行对比，得到待测水样中金属离子浓度；