户外水源重金属检测高分子制剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种户外水源重金属检测高分子制剂及其制备方法。本发明专利技术通过在聚乙烯醇中引入特定含量的硼砂和琼脂，制备了复合水凝胶；并通过制备含有萘酰亚胺荧光基团的荧光产物，同时对其进行羧基化，得到了羧基化的荧光产物；再利用复合水凝胶与羧基化的荧光产物间的酯化反应，使荧光基团接枝于复合水凝胶上，得到酯化产物；通过对酯化产物进行醛基化，再引入氨基硫脲进行席夫碱反应，得到同时含有荧光基团和硫脲基团的重金属检测高分子制剂。通过上述方式，本发明专利技术制备的重金属检测高分子制剂不仅能够对户外水源中的重金属汞离子进行高效、准确、灵敏的检测，还能够重复使用，有效降低了检测成本，具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
户外水源重金属检测高分子制剂及其制备方法
本专利技术涉及重金属检测
，尤其涉及一种户外水源重金属检测高分子制剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，工业化的快速发展在带来经济进步的同时也加剧了环境污染，大量工业废水及生活污水的排放导致户外水源受到重金属的污染。由于重金属离子极易随着水体迁移，且在生物体内易被吸收但难以降解，因而会随着食物链逐渐富集，并通过水产品进入人体，危害人体健康。在各类重金属离子中，汞离子的危害极大，即便是微量的汞离子，也会直接对人体的神经系统、肾脏、心脏、大脑、肺部和免疫系统造成负面影响。因此，为了保障人体健康，有必要开发一种能够对户外水源中的重金属汞进行准确高效检测的制剂，以便及时掌握户外水源的重金属污染情况并进行处理。目前，对重金属离子的检测方法主要包括荧光法、电化学法、电感耦合等离子体、激光诱导击穿光谱法和免疫分析法等。在各类方法中，荧光法以其操作简单、检验速度快、灵敏度高、成本低等优点在重金属离子的检测领域得到了广泛应用。但荧光法的实际检测效果与其作为检测制剂的荧光探针密切相关，如何制备灵敏度高、准确度高且便于使用的检测制剂，是当前的研究重点。公开号为CN109897317A的专利提供了一种纤维素纳米晶-稀土配合物-聚乙烯醇复合水凝胶荧光探针及其制备方法和应用。该专利通过将稀土铕配合物构建于交联可逆的水凝胶中，解决了荧光探针不便于携带的问题，实现了方便、快速、灵敏地检测水环境中的重金属离子。然而，该专利使用了昂贵的稀土铕配合物作为荧光探针，原料成本较高；同时，由于该专利提供的水凝胶在加水搅拌后即变为液态，再转化为凝胶态需要较长时间的加热脱水，在实际应用中存在不便；且该水凝胶在检测完成后难以有效脱除吸附的重金属离子，影响了水凝胶的重复使用，导致其应用受限。有鉴于此，当前仍有必要设计一种改进的重金属检测制剂及其制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种户外水源重金属检测高分子制剂及其制备方法。通过在聚乙烯醇中引入特定含量的硼砂和琼脂，制备了具有温敏功能的复合水凝胶；并通过制备含有萘酰亚胺荧光基团的荧光产物，同时对其进行羧基化，使其能够通过酯化反应接枝于复合水凝胶上，以便与引入的硫脲基团协同作用，实现对水源中重金属汞离子的高效检测，并保证检测制剂能够重复使用，以满足实际应用的需求。为实现上述目的，本专利技术提供了一种户外水源重金属检测高分子制剂的制备方法，包括如下步骤：S1、将预定量的硼砂和琼脂分别加入聚乙烯醇溶液中，加热搅拌，得到第一混合溶液；待所述第一混合溶液冷却至室温后，得到复合水凝胶；S2、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与哌嗪按照预设摩尔比混合后，溶于有机溶剂中进行第一回流反应，得到第一回流产物；将所述第一回流产物与乙醇胺按照第一预设质量比混合后，溶于有机溶剂中，再加入预定量的三乙胺，进行第二回流反应，得到羧基化的荧光产物；S3、将步骤S1得到的所述复合水凝胶和步骤S2得到的所述羧基化的荧光产物按照第二预设质量比混合后溶于有机溶剂中，再加入预定量的4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，充分反应后得到酯化产物；S4、将三氯氧磷与二甲基甲酰胺按照第一预设体积比混合后，得到第二混合溶液；将步骤S3得到的所述酯化产物溶于有机溶剂中，得到酯化产物溶液；将所述酯化产物溶液与所述第二混合溶液按照第二预设体积比混合后，充分反应后得到醛基化产物；S5、将步骤S4得到的所述醛基化产物溶液有机溶剂中，再加入过量氨基硫脲，进行第三回流反应；待所述第三回流反应完成后，经透析、冷冻干燥，得到重金属检测高分子制剂。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述第一混合溶液中聚乙烯醇、琼脂和硼砂的质量比为1:(0.8～1.2):(0.1～0.3)。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述复合水凝胶和所述羧基化的荧光产物的第二预设质量比为(3～5):1。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S4中，所述第一预设体积比为1:(0.8～1.2)；所述第二预设体积比为(3～5):1。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述第一回流反应的反应温度为80～90℃，反应时间为5～7h；所述第二回流反应的反应温度为75～85℃，反应时间为3～5h。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S5中，所述第三回流反应的反应温度为60～80℃，反应时间为10～14h。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述4-溴-1,8-萘二甲酸酐与哌嗪的摩尔比为1:(0.8～1.2)。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述第一回流产物、乙醇胺与三乙胺的质量比为5:(3.5～4.5):(2.8～3.2)。作为本专利技术的进一步改进，所述有机溶剂为二氯甲烷、乙醇、二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚中的一种或多种混合。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种户外水源重金属检测高分子制剂，所述重金属检测高分子制剂根据上述技术方案中任一技术方案制备得到。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在制备户外水源重金属检测高分子制剂时，通过在聚乙烯醇中引入特定含量的硼砂和琼脂，制备了具有温敏功能的复合水凝胶；本专利技术还通过制备含有萘酰亚胺荧光基团的荧光产物，同时对其进行羧基化，使其能够通过酯化反应接枝于复合水凝胶上，从而得到含有荧光基团的复合水凝胶，以便对水源中的汞离子浓度变化进行荧光标识。在此基础上，本专利技术还通过醛基化在酯化产物上引入醛基，使其能够与氨基硫脲发生席夫碱反应，从而引入硫脲基团，以便与水源中的重金属汞离子形成配位复合物。由于硫脲基团与汞离子形成的配位复合物能够抑制碳氮键的异构化，从而使荧光基团的荧光强度增加，且汞离子浓度越高，形成的配位复合物越多，荧光基团产生的荧光强度越高，基于该规律，本专利技术制备的重金属检测高分子制剂能够实现对汞离子的定量检测。(2)本专利技术通过控制聚乙烯醇与琼脂、硼砂间的质量比，不仅能够使制得的复合凝胶具有丰富的孔隙结构，以便对汞离子进行充分吸附；还能够使制得的复合水凝胶具有温敏功能，进而使最终制得的重金属检测高分子制剂保持了相同的温敏效果，使其在低温下呈凝胶态，并在高温下呈液态。基于这样的可逆转变，本专利技术提供的重金属检测高分子制剂不仅能够在液态状态下进行准确的荧光检测，还能够在完成检测后经冷却恢复凝胶态。将凝胶态的重金属检测高分子制剂置于硫化钠溶液中，能够利用硫离子与汞离子之间的强作用力使该高分子制剂吸附的汞离子与硫离子反应生成沉淀，经水洗即可脱除；对于位于凝胶内部孔隙中的沉淀微粒，还可以通过加热使凝胶转化为液态，经过滤后即可完全除去吸附的汞离子，经冷却后即可恢复凝胶态，以便进行重复使用，极大地降低了成本，并保证下次检测具有相同的灵敏度和准确度，具有较高的应用价值。(3)本专利技术通过对复合水凝胶进行酯化、醛基化、席夫碱反应等处理工艺，不仅能够为复合水凝胶引入荧光基团和硫脲基团，以便对户外水源中的重金属汞离子进行高效准确地检测；还能够利用其接枝作用及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种户外水源重金属检测高分子制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将预定量的硼砂和琼脂分别加入聚乙烯醇溶液中，加热搅拌，得到第一混合溶液；待所述第一混合溶液冷却至室温后，得到复合水凝胶；/nS2、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与哌嗪按照预设摩尔比混合后，溶于有机溶剂中进行第一回流反应，得到第一回流产物；将所述第一回流产物与乙醇胺按照第一预设质量比混合后，溶于有机溶剂中，再加入预定量的三乙胺，进行第二回流反应，得到羧基化的荧光产物；/nS3、将步骤S1得到的所述复合水凝胶和步骤S2得到的所述羧基化的荧光产物按照第二预设质量比混合后溶于有机溶剂中，再加入预定量的4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，充分反应后得到酯化产物；/nS4、将三氯氧磷与二甲基甲酰胺按照第一预设体积比混合后，得到第二混合溶液；将步骤S3得到的所述酯化产物溶于有机溶剂中，得到酯化产物溶液；将所述酯化产物溶液与所述第二混合溶液按照第二预设体积比混合后，充分反应后得到醛基化产物；/nS5、将步骤S4得到的所述醛基化产物溶液有机溶剂中，再加入过量氨基硫脲，进行第三回流反应；待所述第三回流反应完成后，经透析、冷冻干燥，得到重金属检测高分子制剂。/n...

【技术特征摘要】
1.一种户外水源重金属检测高分子制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将预定量的硼砂和琼脂分别加入聚乙烯醇溶液中，加热搅拌，得到第一混合溶液；待所述第一混合溶液冷却至室温后，得到复合水凝胶；
S2、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与哌嗪按照预设摩尔比混合后，溶于有机溶剂中进行第一回流反应，得到第一回流产物；将所述第一回流产物与乙醇胺按照第一预设质量比混合后，溶于有机溶剂中，再加入预定量的三乙胺，进行第二回流反应，得到羧基化的荧光产物；
S3、将步骤S1得到的所述复合水凝胶和步骤S2得到的所述羧基化的荧光产物按照第二预设质量比混合后溶于有机溶剂中，再加入预定量的4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，充分反应后得到酯化产物；
S4、将三氯氧磷与二甲基甲酰胺按照第一预设体积比混合后，得到第二混合溶液；将步骤S3得到的所述酯化产物溶于有机溶剂中，得到酯化产物溶液；将所述酯化产物溶液与所述第二混合溶液按照第二预设体积比混合后，充分反应后得到醛基化产物；
S5、将步骤S4得到的所述醛基化产物溶液有机溶剂中，再加入过量氨基硫脲，进行第三回流反应；待所述第三回流反应完成后，经透析、冷冻干燥，得到重金属检测高分子制剂。


2.根据权利要求1所述的户外水源重金属检测高分子制剂的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述第一混合溶液中聚乙烯醇、琼脂和硼砂的质量比为1:(0.8～1.2):(0.1～0.3)。


3.根据权利要求1所述的户外水源重金属检测高分子制剂的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂云，
申请(专利权)人：李桂云，
类型：发明
国别省市：云南;53