一种离子检测计、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及水环境中离子检测技术领域，尤其涉及一种离子检测计、其制备方法及应用。所述离子检测计包括：毛细管；以及封堵在毛细管底部的离子水凝胶；所述离子水凝胶由包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2

【技术实现步骤摘要】
一种离子检测计、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及水环境中离子检测
，尤其涉及一种离子检测计、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着现代工业农业的飞速发展以及社会对于能源需求的不断增加，采矿、金属冶炼等工业实际生产中会产生大量的废水。而水中金属离子及其他离子浓度过高或过低都将引起生物体细胞正常功能的紊乱，影响人体正常生理活动，直接危害人体健康，并且也会导致环境恶化。净水检测是污水处理环节中非常重要的一步。
[0003]传统的水环境中离子检测方法主要由三种：一种是基于化学分析方法的检测，大部分阴离子可以通过HCl检测，通过观察并称量生成物进行推测。阳离子可以通过焰色反应或者碱性溶液(如NaOH溶液)检测。不过这种方法在稳定性和选择性方面存在一些不足，并且对微弱含量的离子检测不准确。第二种是电化学检测法，是一种在电化学池中发生化学反应的金属元素检测方法。是由电解质溶液和放置于溶液中的正负电极构成，正负电极与外接电路相连接。通过电极与电解质溶液之间发生氧化还原反应，电极与外接电路形成电流回路，根据回路中正负电流或电位等电化学性质、以及电解质溶液中待测元素的浓度、或氧化还原比的关系来检测并计算出电解质溶液中被测物质的相应浓度。但该方法在检测时应用到电力能源，并且稳定性和选择性等方面还存在着一些不足，检测过程中很容易受溶液中其他元素的影响。第三种是利用光谱质谱技术的检测方法，原理是利用不同原子跃迁发射或者吸收的特征光谱进行检测。该方法的优点是稳定性和灵敏度都比较好。但是，这种检测技术成本偏高，而且设备体积较大，对一些即时检测来说并不方便。因此，研究出一种高效的、绿色的、方便的水中离子检测方法来实现对环境和食品安全等领域中的水中离子检测具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种离子检测计、其制备方法及应用，可用于低浓度离子的检测，并且响应时间短，体积缩小程度和力学性能均较优。
[0005]本专利技术提供了一种离子检测计，包括：
[0006]毛细管；
[0007]以及封堵在毛细管底部的离子水凝胶；
[0008]所述离子水凝胶由包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、四甲基乙二胺和水的原料制备得到。
[0009]优选的，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺和四甲基乙二胺的用量比为2～3g：14～15g：0.08～0.09g：0.02～0.04g：70～80μL。
[0010]优选的，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵和N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺的总质量和水的质量比为16～17：30。
[0011]优选的，所述离子水凝胶的制备方法包括以下步骤：
[0012]a)将丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺和水搅拌混匀后，再与四甲基乙二胺搅拌混匀，得到预聚液；
[0013]b)将所述预聚液倒入模具中，在40～50℃水浴环境下放置，得到离子水凝胶。
[0014]优选的，在40～50℃水浴环境下放置后，还包括：
[0015]用去离子水充分浸泡，以去除杂质。
[0016]优选的，封堵在毛细管底部的离子水凝胶的厚度为1.5～2.5mm；
[0017]所述毛细管的内径为0.2～0.4mm，管长为90～110mm。
[0018]优选的，所述离子检测计还包括：
[0019]封装材料；所述封装材料贴合在所述离子水凝胶的上表面；
[0020]所述封装材料包括滤纸、石蜡或粘土；
[0021]所述封装材料的厚度为0.8～2.0mm；
[0022]在所述封装材料上表面接触的毛细管侧壁设置水位开始线。
[0023]本专利技术还提供了一种离子检测计的制备方法，包括以下步骤：
[0024]将离子水凝胶封堵在毛细管底部，得到离子检测计；
[0025]所述离子水凝胶由包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、四甲基乙二胺和水的原料制备得到。
[0026]优选的，将离子水凝胶封堵在毛细管底部之前，还包括：将封装材料置于毛细管中；
[0027]将离子水凝胶封堵在毛细管底部之后，还包括：在所述封装材料上表面接触的毛细管侧壁设置水位开始线。
[0028]本专利技术还提供了一种离子检测计的使用方法，包括以下步骤：
[0029]将离子检测计插入待测溶液中进行检测；
[0030]所述离子检测计为上文所述的离子检测计或上文所述的制备方法制得的离子检测计。
[0031]本专利技术提供了一种离子检测计，包括：毛细管；以及封堵在毛细管底部的离子水凝胶；所述离子水凝胶由包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、四甲基乙二胺和水的原料制备得到。本专利技术中采用特定的原料组分获得离子水凝胶，该水凝胶在水中溶胀，而在低浓度盐溶液中，体积能快速缩小，且力学性能较优。将水平衡后的水凝胶封堵在毛细管底部，制得离子检测计，插入浓度很低的盐溶液中，水凝胶收缩，由于毛细管力，管内液面高度逐渐上升。
[0032]实验结果表明，采用N2S8水凝胶制得的离子检测计在0.01wt％NaCl溶液中体积就开始有响应，最快3.5min后，水位线达到5mm处。在浓度为0.6wt％NaCl溶液中，体积收缩到
最小，能收缩60～80倍，所需时间最短，约1min后，水位线达到5mm。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的一个实施例提供的离子检测计的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术对比例1和实施例1～3得到的离子水凝胶的溶胀行为与定量表征图；
[0035]图3为本专利技术实施例1～3的离子水凝胶的应力应变曲线；
[0036]图4为本专利技术实施例1的离子检测计的应用测试图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子检测计，包括：毛细管；以及封堵在毛细管底部的离子水凝胶；所述离子水凝胶由包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、四甲基乙二胺和水的原料制备得到。2.根据权利要求1所述的离子检测计，其特征在于，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺和四甲基乙二胺的用量比为2～3g：14～15g：0.08～0.09g：0.02～0.04g：70～80μL。3.根据权利要求1所述的离子检测计，其特征在于，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵和N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺的总质量和水的质量比为16～17：30。4.根据权利要求1所述的离子检测计，其特征在于，所述离子水凝胶的制备方法包括以下步骤：a)将丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、过硫酸铵、N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺和水搅拌混匀后，再与四...

【专利技术属性】
技术研发人员：高海南，闫小草，吕怡晖，翁云宣，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：