一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂及其制备方法和应用，属于分析化学领域。本发明专利技术提供的污泥基碳纳米点是以活性污泥为碳源，直接通过简单的水热法制备而成。该碳纳米点具有过氧化物酶样活性，能够有效地促进过氧化氢产生具有高氧化活性的羟基自由基，氧化ABTS生成蓝色产物。利用这种颜色变化可以直接定量过氧化氢的浓度。本发明专利技术方法能够通过紫外

【技术实现步骤摘要】
一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于分析化学
，具体涉及一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]过氧化氢(H2O2)是一种重要的无机化工原料，可作为氧化剂、交联剂、脱氧剂、漂白剂、聚合物引发剂等，广泛应用于化工工业、纺织、造纸、军工等领域。此外，H2O2的最终分解产物是氧气和水，是一种环境友好的消毒剂。然而，H2O2会影响水体生物的正常生长代谢。对生态环境造成一定的污染。并且，水体中的H2O2一旦进入人体，将分解产生强氧化活性的羟基自由基，造成细胞氧化损伤、加速衰老、诱发心血管疾病、甚至引发癌变。因此，快速、准确、高灵敏的检测H2O2受到了广泛的关注。
[0003]近年来，一些传统和先进的检测方法被利用来定量H2O2浓度，包括高效液相色谱法、荧光法和电化学法等。尽管这些方法提供了较高的检测灵敏度，但存在设备昂贵，操作相对复杂等不足，限制了其实际应用。比色法是一种能够通过溶液颜色变化来定量分析物的检测方法，具有响应快速、操作简单、准确度高等优点，在分析领域得到了较好的应用。
[0004]目前，针对H2O2的可视化传感探针主要包括贵金属纳米材料(金、银、铂)、过度金属氧化物/硫化物、金属有机框架等。这些探针在制备、纯化和使用的过程中将不可避免地进入周围环境，造成污染。因此，开发一种以污染废弃物为原料的H2O2可视化传感探针是非常必要的。
[0005]活性污泥是城市污水处理过程中产生的主要副产物之一。活性污泥含有大量的有机物，如不能及时处理，在长期堆放的过程中容易腐败变质，产生恶臭气体和富营养物质，严重威胁周围环境和人体健康安全。活性污泥中丰富的有机物可作为碳源生产荧光碳量子点，比如在专利CN202110623338和CN201910619606中均记载了用活性污泥制备荧光碳量子点的方案，但是，所公开的方法均需要如干燥、研磨、调节pH等复杂的前处理过程，不利于实际生产使用。因此，需要开发一种更加简单的活性污泥资源化处理方法，并实现H2O2的可视化检测。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术，本专利技术提供一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中过氧化氢检测成本高以及检测过程复杂的技术问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是，提供一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，包括污泥基碳纳米点分散液、BR缓冲液和ABTS溶液；污泥基碳纳米点分散液经过以下步骤制得：
[0008]S1：将含水率为85～95％的活性污泥升温至160～200℃，并保温2～8h；
[0009]S2：对保温后的活性污泥进行离心，取上清液用450～550Da的透析袋透析20～25h，透析期间每隔4h更换去离子水一次，制得污泥基碳纳米点分散液。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0011]进一步，污泥基碳纳米点分散液的浓度为0.8～5mg/mL，BR缓冲液的pH值为3～6，ABTS溶液的浓度为0.2～1.0mM。
[0012]进一步，污泥基碳纳米点分散液、BR缓冲液和ABTS溶液的体积比为0.4～0.6:0.5～2:2～3。
[0013]进一步，污泥基碳纳米点分散液、BR缓冲液和ABTS溶液的体积比为0.5:1:2.5。
[0014]进一步，活性污泥的含水率为90％，升温终温为160℃，保温时间为6h。
[0015]进一步，S2中离心的转速为10000rpm，离心时间为15min
[0016]本专利技术还公开了一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂的制备方法，制备方法包括以下步骤：将浓度为0.8～4mg/mL的污泥基碳纳米点分散液、pH值为3～6的BR缓冲液和浓度为0.1～0.8mM的ABTS溶液于室温下按0.4～0.6:0.5～2:2～3的体积比混合，即得。
[0017]本专利技术还公开了基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂在过氧化氢定量检测或过氧化氢可视化检测中的应用。其中，过氧化氢定量检测包括以下步骤：
[0018](1)绘制标准曲线：将基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂加入不同浓度的过氧化氢标准溶液中，拌匀后于40℃下静置10min，然后测量标准溶液在740nm处的吸光度，以过氧化氢浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，拟合回归方程；
[0019](2)样品检测：将基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂加入待测样品中，拌匀后于40℃下静置10min，然后测量待测样品在740nm处的吸光度，再通过回归方程计算过氧化氢浓度。
[0020]过氧化氢可视化检测包括以下步骤：
[0021](1)建立标准比色卡：将基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂加入不同浓度的过氧化氢标准溶液中，拌匀后于40℃下静置10min，记录溶液颜色，并绘制成标准色卡；
[0022](2)样品检测：将基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂加入待测样品，拌匀后于40℃下静置10min，记录溶液颜色，将其与标准色卡对比，读出过氧化氢浓度。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过直接在水热反应釜中碳化活性污泥，制备污泥基碳纳米点，活性污泥不需要任何前处理步骤，制备过程简单，为污泥减量化和资源化提供了新的方法。利用污泥基碳纳米点作为H2O2的可视化检测探针，具有成本低和操作简单等优点。通过快速定量水体中的H2O2浓度，有益于水质清洁、环境保护和人体健康。
附图说明
[0024]图1为实施例1中获得的污泥基碳纳米点的透射电子显微镜图像；
[0025]图2为实施例9中不同水热温度制备的污泥基碳纳米点与H2O2、ABTS反应后的UV
‑
vis吸收光谱图；
[0026]图3为实施例10中不同水热时间制备的污泥基碳纳米点与H2O2、ABTS反应后的UV
‑
vis吸收光谱图；
[0027]图4为实施例11中污泥基碳纳米点与H2O2、ABTS在不同pH下反应后的UV
‑
vis吸收光
谱图；
[0028]图5为实施例12中污泥基碳纳米点与H2O2、ABTS在不同温度下反应后的UV
‑
vis吸收光谱图；
[0029]图6为实施例13中不同浓度的污泥基碳纳米点与H2O2、ABTS反应后的UV
‑
vis吸收光谱图；
[0030]图7为实施例14中污泥基碳纳米点与H2O2、不同浓度的ABTS溶液反应后的UV
‑
vis吸收光谱图；
[0031]图8为实施例15中不同干扰物质对应的吸光度柱状图；
[0032]图9为实施例16中污泥基碳纳米点与ABTS、不同浓度的H2O2溶液反应后的UV
‑
vis吸收光谱图。
[0033]图10为实施例16中检测方法的检测工作曲线；
[0034]图11为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，其特征在于：包括污泥基碳纳米点分散液、BR缓冲液和ABTS溶液；所述污泥基碳纳米点分散液经过以下步骤制得：S1：将含水率为85～95％的活性污泥升温至160～200℃，并保温2～8h；S2：对保温后的活性污泥进行离心，取上清液用500Da的透析袋透析20～25h，透析期间每隔4h更换去离子水一次，制得污泥基碳纳米点分散液。2.根据权利要求1所述的基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，其特征在于：所述污泥基碳纳米点分散液的浓度为0.8～5mg/mL，BR缓冲液的pH值为3～6，ABTS溶液的浓度为0.2～1.0mM。3.根据权利要求2所述的基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，其特征在于：所述污泥基碳纳米点分散液、BR缓冲液和ABTS溶液的体积比为0.4～0.6:0.5～2:2～3。4.根据权利要求3所述的基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，其特征在于：所述污泥基碳纳米点分散液、BR缓冲液和ABTS溶液的体积比为0.5:1:2.5。5.根据权利要求1所述的基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，其特征在于：所述活性污泥的含水率为90％，升温终温为160℃，保温时间为6h。6.根据权利要求1所述的基于污泥基碳纳米点的过氧化氢检测试剂，其特征在于：S2中离心的转速为10000rpm，离心时间为15min。7.权利要求1～6任一项所述的基于污泥基碳纳米点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小楠，王龙，叶宇玲，黄伟，潘志成，邱恋，周强，邢波，孙齐昊，
申请(专利权)人：四川海天生环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：