[发明专利]一种实时检测水环境中微量铅的印迹选择性的电极方法

说明书

技术领域

    本发明涉及金属离子的环境监测方法，特别是涉及一种实时检测水环境中微量铅的印迹选择性的电极方法。 

背景技术

重金属污染是对环境污染最严重和对人类危害最大的污染。重金属离子种类繁多、处理难度大、化学性质稳定、不容易被微生物降解，通过生物链富集，对动植物的毒性作用大。因此，对环境中重金属离子的监测具有重要意义。 

铅是一种毒性极大的金属，过量铅进入人体会对神经系统、血液系统、骨骼系统等造成终身性伤害。尤其是对于儿童，研究表明，儿童发生铅中毒的机会是成年人的30多倍。儿童血铅达到或超过100μg/L时，会影响儿童的智力，包括说话能力、记忆力和注意力等。饮用含铅量高的水是人体内铅积累的重要因素之一，采矿、冶金、电镀等行业的污染以及使用含铅高的自来水管道，都可使饮用水中铅含量增高。因此，人们越来越关注环境水样品中痕量或超痕量铅的测定。目前检测铅的常规性方法有很多种，如原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电化学分析法、电感耦合等离子质谱法和分光光度法等。其中离子选择电极具有方便测量、仪器设备简单、容易实现实时在线检测，且所需试样少等优点，得到广泛关注。 

关于铅离子选择电极的研究已有一些报道，但大多具有线性范围较窄、检测下限高等缺点。因此，应用新型敏感材料一直是离子选择电极的研究热点。离子印迹聚合物（ion imprinted polymers，IIPs）是近年来出现的具有纳米孔径的新型聚合物材料。离子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，也被称为“塑料抗体”或“人工抗体”，在环境及生物医药等领域得到广泛应用。因此，离子印迹聚合物可成为一种比较理想的离子选择性电极的敏感载体，从而很大程度地提高铅离子选择性电极的灵敏度。 

目前，还没有应用铅离子印迹聚合物制备铅离子选择性电极的研究报道。本发明公开的一种铅离子选择性电极能够实现在线、实时、灵敏及快速检测水环境样中的铅离子浓度。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时检测水环境中微量铅的印迹选择性的电极方法，该方法应用铅离子印迹聚合物对Pd( )的特异识别能力，制成对Pd()具有选择性响应的敏感膜，制备出铅离子选择性电极，用于水环境样中铅离子的在线、实时检测。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种实时检测水环境中微量铅的印迹选择性的电极方法，所述方法包括：

(1)高性能铅离子选择性电极的制备方法：将铅离子印迹硅胶材料、增塑剂和PVC按质量组成比例用四氢呋喃充分溶解混合并搅拌成均匀粘稠液体，倾置于玻璃板上，在干燥的室温下晾干得到所需的铅离子敏感膜。将铅离子敏感膜用PVC的四氢呋喃溶液粘于PVC管上，以Ag/AgCl作内参比电极，以KCl和铅离子标准混合溶液为内充液，即得到高性能铅离子选择电极；

(2) 将制备好的铅离子选择性电极在铅离子标准溶液中活化后作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极组成电池，并连接于便携式离子计；

(3) 制定铅离子检测工作曲线：将铅离子选择性电极插入一系列含铅的标准溶液中，以饱和甘汞电极为参比电极组成电池与离子计连接，搅拌300转/分钟10分钟，然后分别测定电位值，以电位信号和铅离子浓度关系绘制得到工作曲线；

(4) 水环境样品检测：将传感器放入盛有待测样品液的测量池中，采用与制定工作曲线相同的操作条件进行检测，将测量结果带入工作曲线获得待测样品的铅离子浓度。

所述的一种实时检测水环境中微量铅的印迹选择性的电极方法，所述所述对铅离子印迹聚合物的合成方法，其中包括：含有氨基的硅烷和乙醛酸或丙酮酸或2-吡啶甲醛或2-噻吩甲醛按摩尔比1:1在乙醇溶液中混合，50℃恒温反应，形成含有Schiff 碱功能基团的硅烷; 然后含有Schiff 碱功能基团的硅烷再与Pd()离子作用形成螯合物，采用水热方式120℃加热24 h，使其充分反应；将正硅酸乙酯与水按比例混合，用盐酸调节pH=2，形成均一溶液后，与含有Pd()离子螯合物硅烷溶液混合，搅拌20 min后，加入氨水调节pH值在6-8范围内，形成凝胶，老化48 h后，产物过滤，先用乙醇洗涤，然后在1 mol/L盐酸溶液中搅拌浸泡后除去Pd()离子，过滤，用NaHCO₃溶液洗涤至pH=7，再用蒸馏水洗涤固体，即得到具有一定粒度范围的Pd()离子印迹聚合物。