[发明专利]滤纸为基础比色传感器阵列用于痕量重金属离子检测方法

摘要

本发明为一种比色传感器阵列用于多种痕量重金属离子检测的方法：借助喷蜡式打印机在定量滤纸上绘制出特有的亲水通道，将几种重金属离子指示剂分别固定于各个亲水通道中构成指示剂阵列，并在每个通道后端接以固定有高分子吸水材料的吸水单元，重金属离子溶液经由亲水通道与指示剂反应，同时借助于后端高分子材料的吸水作用，使得重金属离子溶液得以不断流经指示剂，富集反应，从而达到对水中八种痕量重金属离子含量进行半定量测定的目的。用彩色成像设备采集指示剂在不同重金属离子前后的颜色变化，构建每种重金属离子的“指纹图谱”。测试过程中用数理统计方法，将样品图谱与“指纹图谱”库对照，从而对未知的重金属离子进行定性或半定量的分析。

主权项

滤纸为基础比色传感器阵列用于痕量重金属离子检测方法，其特征在于：使用喷蜡式打印机于定量滤纸上绘制出亲水通道，分别将2种或3种以上不同的重金属离子指示剂固定在对应通道的与中心加样区相等距离的位置上；以固定在定量滤纸上的重金属离子指示剂为传感材料，构建传感器阵列；在每个亲水通道末端连接有含高分子吸水材料的吸水单元，重金属离子溶液经由亲水通道与指示剂反应，同时借助于末端高分子材料的吸水作用，使得重金属离子溶液得以不断流经指示剂，发生富集，提升指示剂检测灵敏度；颜色变化通过彩色成像设备进行采集比较；1）传感器阵列的制备：使用喷蜡式打印机在定量滤纸上绘制通道，固体蜡印经烘箱高温加热后熔化，从试纸表面渗透至背面，借由蜡的疏水作用，隔离出相对应的从中心向外扩散的亲水通道；指示剂通过聚合物固定在亲水通道的中间部位，亲水通道远离中心加样区的末端固定有高分子吸水材料；所述传感器阵列设置于滤纸上，包括中心加样区和亲水通道，中心加样区为蜡打印的封闭圆形，亲水通道与之相连处未打蜡，样品溶液可由中心加样区直接扩散到各个亲水通道；亲水通道为2条或2条以上，且长度相同；2）指纹图谱的建立：将待检测重金属离子标准溶液加入到已固定好指示剂的传感器阵列中心加样区，溶液从中心沿着不同的亲水通道迅速均匀扩散开，随之通过指示剂；借助于通道后端高分子吸水材料的吸水作用，溶液能沿着亲水通道源源不断地从中心加样区流经指示剂，不断富集反应；传感器阵列滤纸底部设有彩色成像设备，如扫描仪，数码相机等，通过采集检测试纸上指示剂暴露在各种不同重金属离子前后的颜色变化，将2种或2种以上指示剂颜色变化对应的红、绿、蓝（RGB）色光谱值构建每种重金属离子的“指纹图谱”；重金属离子标准溶液为5x10‑5mol/L汞、铅、镉、银、钴、镍、铜或锌的水溶液；3）未知重金属离子水溶液样品测试过程：按照步骤1）‑2）进行操作，不同之处在于，步骤2）重金属离子水溶液为未知重金属离子水溶液样品；将其颜色变化对应的红、绿、蓝（RGB）色光谱值构建样品的图谱：采用彩色成像设备提取各个指示剂反应前后的颜色，通过Photoshop软件对指示剂与重金属离子反应前后膜上产生的颜色进行数字化处理，得到指示剂反应前后图像对应的RGB值，将反应后图像的RGB值减去反应前图像 的RGB值，提取“差减图像”的ΔR，ΔG，和ΔB值，然后按ΔR，ΔG，ΔB值还原对应的颜色图像，为未知重金属离子水溶液建立其对应的“指纹图谱”；在样品测试过程后，采用数理统计方法，运用Matlab,MVSP（Multi‑Variate Statistic Package）或SPSS（Statistical Package for the Social Sciences）统计分析软件，将样品的图谱数据与“指纹图谱”库的数据库相对照，从而对未知的重金属离子进行定性或半定量的分析。