[发明专利]一种快速检测三价铁的三维纸基微流控芯片及制备工艺

说明书

本发明涉及试纸条技术领域，特别是涉及一种快速检测三价铁的三维纸基微流控芯片及制备工艺。包括，底层的隔离层、设置在隔离层上的显色层、设置在显色层上的吸附扩散层以及设置在吸附扩散层上的盖板层；其中所述显色层为吸附有显色剂的No.3滤纸，所述吸附层为No.1滤纸；所述盖板层中心设置有加样孔。本发明在丰富三价铁Fe的现场检测方法的同时，实现采用低碳技术检测对城市公园水环境中三价铁Fe。

技术领域

本发明涉及试纸条技术领域，特别是涉及一种快速检测三价铁的三维纸基微流控芯片及制备工艺。

背景技术

随着人类生产力水平的不断提高和社会结构的改变，人类生活的重心从注重工农业生产的工业化时代，逐渐转变为关注精神文明和休闲生活的后工业化时代。人们寻找绿植和水资源充足、空气清新的地点进行游憩娱乐。城市公园作为能够为城市居民提供锻炼身体的场地，提供绿色植物和新鲜的空气的休闲娱乐场所，在城市的建设中越发重要。

城市公园内的水体是城市公园系统中的主要成分之一，拥有较大的占地面积，还具有严格的水质标准。城市公园内的水体是广大游客可以观赏也可以亲密接触的景观，水体的水质质量不但关系着城市公园的环境质量，还和游客的身体健康息息相关。但是城市公园内的水体由于自身面积较广，大部分都是露天裸露的状态，经常会被外界的大气、交通、生物和人类行为所污染和破坏。为了保证城市公园水体符合《地表水环境质量标准》GB3838中规定的Ⅲ类标准，创新可以快速检测或者持续性监测城市公园水体中的单个或多个水质指标的水环境检测装置逐渐成为研究热点。

地表水中的铁元素存在的形态是多种多样的，但一般为三价铁离子。地表水中三价铁离子自然来源是水溶解的岩层的铁、地表水中高价氧化物被还原以及风化作用使得岩层中的铁进入地表水。洪涝灾害和暴雨冲刷都会使得自然界中的岩石和土壤中的铁进入地表水中。随着工业中制铁行业的大量发展，越来越多的含铁废水被人为的排放进地表水中。《地表水环境质量标准》GB383-2002中规定集中式生活饮用水地表水源地中铁浓度不能超过0.3mg/L。人体中铁元素过量会导致铁中毒。铁中毒的症状为肝、脾有大量铁沉积，并出现肝硬化、骨质疏松、软骨钙化、皮肤棕黑色、腺体纤维化、胰岛素分泌减少等，进而导致碳水化合物代谢紊乱和糖尿病，严重的会导致心脏病水中铁含量过高会产生金属味，颜色也会发红，并且会污染卫生设备、家用器具以及加快金属管道的腐蚀等。铁也是动植物生长必须的微量元素。但是动物摄入过量的铁会和身体内其他物质形成不溶性磷酸盐，降低动物对磷的吸收，从而导致佝偻病。过量的铁还会引起食欲下降、腹痛、腹泻、肾功能障碍等，导致饲料转化率低，生长速度下降。动物铁中毒的临床症状表现为动物共济运动失调，肌肉痉挛性收缩，呼吸困难等。植物铁中毒会导致叶片边缘和叶片尖端出现褐斑，叶片颜色出现暗绿色，根系变灰黑色，容易变软发烂。

目前检测三价铁离子的方法有苯胺a萘酚分光光度法、紫外分光光度法、催化(褪色)光度法、示波极谱分析法、荧光分析法和离子色谱法等等。这些方法虽然检测精度高，但是存在仪器占地面积大、操作过程复杂、检测费用昂贵、对操作人员要求高、检测试剂用量多等缺点。为了解决以上方法目前存在的两个大问题：现有的检测方法检测过程操作步骤繁琐，需要使用大型仪器，无法做到现场即时检测；现有的检测方法需要配置大量的检测试剂，不仅检测时间长，而且产生的废液需要处理，增加检测成本。现有的三价铁离子检测方法还没有将纸基微流控技术应用于城市公园水环境中三价铁离子浓度的检测。因为，纸基微流控芯片技术是从2008年被哈佛大学的White等人发明出来，属于比较新兴的微流控分析技术平台。纸基微流控芯片以质量轻、价格便宜的纸作为基底，代替了易碎、厚重和价格昂贵的玻璃、硅和高聚物材料，具有成本低、加工简单、使用和携带方便的特点。基于以上的特点，纸基微流控芯片被广泛的应用于临床诊断、食品安全和环境监测领域等领域。而使用纸基微流控芯片来检测三价铁离子能够很好地克服现在三价铁离子检测中存在的困难。同时为了响应城市低碳公园建设，在整个纸基微流控芯片检测城市公园水体的制作、检测以及后续处理过程应进行生命周期评估，以更加低碳的方式来完成整个设计。

发明内容