[发明专利]指示剂置换比色传感器阵列用于多种阴离子检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，具体地说是一种指示剂置换比色传感器阵列用于水中多种痕量阴离子检测的方法。

背景技术

随着我国工业化进程的加快，人民的生活水平逐年提高，由此引发的环境污染已成为国家和公众普遍关注的问题，这其中阴离子污染物对人类健康构成的威胁不容忽视。这些阴离子污染物主要包括氰化物、硫化物、硫酸盐、氯化物、氟化物、碘化物、亚硝酸盐等。有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、合成有机玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药厂的废水、杀虫剂等都可能产生大量这些污染物。其中硫化物可与人体内细胞色素、氧化酶及该类物质中的二硫键(-S-S-)作用，影响细胞氧化过程，造成细胞组织缺氧，危及人的生命。水中的氯化物含量过高，会损害金属管道和建筑物，妨碍植物生长；硫酸盐的含量大于250mg/L时有致泻作用等。

目前常规的阴离子检测方法包括：色谱法、电化学法，荧光法、流动注射法、离子色谱法、分光光度法等。这些方法普遍成本较高，需要大型仪器和熟练的操作人员，且一般在现场采样，然后送到实验室进行离线分析，存在耗时、分析步骤复杂、分析仪器昂贵、采样频率低，以及样品不易保存等缺点。同时，很多检测方法虽然可以检测较低浓度的阴离子污染物，但对于真实水体的检测，尤其是当有其他离子干扰情况下的检测显得力不从心。在有些情况下，需要及时知道环境污染情形，以便迅速制定相应的处理对策。面对这些难题，最理想的解决方法就是原位实时检测，因此现场环境检测、移动实验室和便携式检测仪器等概念被许多研究人员提出。

科学家们已对阴离子污染物的现场环境检测做了大量的研究探索工作，基于光学原理，电化学原理，功能纳米材料等不同类型的传感器应运而生。这其中，光化学比色方法因其操作简便，成本低廉而受到科学家们的广泛关注。各种指示剂以及具有专一选择性的荧光制剂相继问世，这些指示剂的出现为阴离子的现场检测以及阴离子便携式检测仪的研发奠定了一定的基础。然而不同阴离子污染物对指示剂的相互交叉干扰成为不可避免的问题。随着各种数理统计技术的日趋成熟，阵列式分析成为克服这种问题的最佳选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指示剂置换比色传感器阵列用于水中多种痕量阴离子检测的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

1)金属离子有色螯合剂与对应金属离子螯合：

微摩尔浓度金属离子与对应的金属离子螯合剂按1∶1-1∶3摩尔比混合，产生颜色变化，以这些有色的螯合物作为阴离子指示剂材料。将18种金属有色螯合物置于3x6的18孔板中作为检测单元，提取每种有色螯合物对应的颜色信息，将所有这些颜色信息归总，构建阵列系统；

2)“指纹图谱”的建立：基于金属离子能与阴离子形成沉淀，在阴离子过量情况下，部分沉淀进一步溶解的原理，构建十种阴离子与金属有色螯合剂共同竞争金属离子的反应；将金属离子螯合剂与金属离子螯合后得到的阴离子指示剂分别取等体积加入到18孔板对应的孔中，然后向其中加入一定量的阴离子标准溶液[混合后溶液中阴离子的终浓度按其污水排放标准或生活饮用水标准，分别为：S^2-(3.0x10^-5M)，F^-(5.6x10^-4M)，Cl^-(7.05x10^-3M)，Br^-(5.0x10^-5M)，I^-(5.0x10^-5M)，SO₄^2-(2.55x10^-3M)，PO₄^3-(1.0x10^-4M)，CrO₄^2-(2.88x10^-5M)，NO₂^-(2.0x10^-5M)，C₂O₄^2-(5x10^-4M)]，阴离子与指示剂发生置换反应，导致指示剂发生颜色的变化。