[发明专利]一种基于拉曼光谱的水中游离氯的检测方法

说明书

本发明涉及一种基于拉曼光谱的水中游离氯的检测方法，其包括以下步骤：S1，通过界面自组装法制备表面增强拉曼基底材料；S2，对步骤S1制得的表面增强拉曼基底材料进行修饰，获得具有标记物的表面增强拉曼基底材料；S3，利用步骤S2中获得的具有标记物的表面增强拉曼基底材料，对已知浓度的系列次氯酸钠标准溶液进行检测，进而绘制游离氯检测的标准曲线；S4，利用步骤S2中获得的具有标记物的表面增强拉曼基底材料，对待测水样中的游离氯进行检测，并将检测结果与步骤S3中绘制的标准曲线进行比较，获得待测水样中游离氯的浓度。该方法具有简单、快速、准确、干扰小、可再生、成本低、检出限低，可长期监测等优点。

技术领域

本发明属于水质检测技术领域，具体涉及一种基于拉曼光谱的水中游离氯的检测方法。

背景技术

水是生命的根本。地球上的淡水有限，而且其质量受到持续的威胁。保持淡水的质量对饮用水的供应、食品生产和娱乐用水十分重要。传染病因子、有毒化学品和放射性危害可影响水的质量。无论是饮用、家庭使用、粮食生产还是娱乐用途，安全和随时可用的水对于公共卫生来说都非常重要。经改善的水供应和环境卫生以及对水资源的更好管理，可以推动国家的经济增长并大力促进减贫。

氯消毒是目前饮用水消毒工艺中使用最广泛的。水中余氯含量不足，则无法杀灭水中的微生物和病原体，水中余氯含量过高，则会影响水的口感，严重会引起人体呼吸道问题等一系列疾病。

现有的游离氯检测方法有碘量法，比色法，分光光度法，化学发光法，荧光淬灭法，电化学法，色谱法等。碘量法是在酸性溶液环境下，根据余氯与碘化钾反应产生定量碘，通过硫代硫酸钠标准溶液进行滴定来实现余氯含量的测定。在国家标准GB/T5750.11—2006《生活饮用水标准检验方法消毒剂指标》中，使用N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和和3,3’,5,5’-四甲基联苯胺比色法检测水中游离余氯，前者需要配制较多的化学试剂，操作步骤繁琐，分析周期长，测量过程中，显色时间对测量结果影响较大，须严格控制，而后者主要是通过肉眼比色，误差较大，且国标方法对水质有一定要求，对于较浑浊的水样，测量结果准确度较低。目前对于DPD方法虽然在成本控制，检测pH范围，反应时间和保存运输等方面已有一定改进，但仍然需要使用较多种类的化学试剂。电化学方法包括氧化还原电势法和电流法两种。氧化还原电势法需要氧化还原电极和参比电极，通过在反应中得失电子达到电势平衡，一般只用于定性检测。在使用过程中，电极容易被有机颗粒物覆盖，需要经常清洗，且此方法容易受到pH的影响，需要定期校准。电流法一般包含工作电极，对电极，电解液和微孔疏水膜，根据法拉第电解定律和菲克第一定律，在电极间提供恒定电压，使余氯浓度与电流成线性相关。此法虽然可以实时检测，但测量结果受水流影响较大，且微孔疏水膜只能让HClO选择性透过，在高pH下，HClO主要以ClO^-形式存在，对测量结果影响较大。荧光光谱虽然具有较高的灵敏度，但是全程操作需要注意避光，非常不方便。氧化石墨烯量子点(GQDs)、碳点、ZnO量子点(ZnO QDs)等是荧光方法中普遍采用的发光物质，在激发光的作用下，它们会发射一定波长的光。ClO^-的强氧化性能够破坏这些物质表面的钝化层或荧光基团的结构，削弱发射光的强度，从而可用于检测水中游离氯的浓度。和上述其他方法相比，荧光方法具有检测限低，灵敏度高，快速反应的优点，但同时也存在许多不足。荧光仪价格贵，体积大，不适宜现场快速检测，难于再生使用。在材料制备过程常常需要经过柱层析色谱分离纯化，虽然已有制备成便携的凝胶材料，但无法实现快速检测。

表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)是指当待测物质吸附或贴近于金、银、铜等金属纳米结构表面时，其拉曼信号可以得到百万倍以上的增强。SERS技术由于其无需标记、无需复杂样品预处理、可精准提供分子信息、检测周期短和灵敏度高等特点，在生物检测、食品安全和环境污染物监测方面具有广泛应用。尤其随着拉曼仪器逐渐趋于便携化，使其越来越适合现场快速检测分析。

因此，提供一种简单、快速、准确、干扰小、可再生、成本低、灵敏高的水中游离氯的检测方法非常有必要，尤其还可以实现长期监测。