一种三价铬离子的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种水溶液体系中三价铬离子的检测方法，该方法基于磷酸根修饰的金纳米粒子与三价铬离子的络合作用，导致金纳米粒子表面等离子体的共振吸收发生变化，使金纳米粒子溶液的颜色和紫外可见吸收强度、峰值发生变化，因此直接通过肉眼观察溶液颜色的变化或者通过紫外可见分光光度计测试其吸收强度和峰值的变化，即可快速检测溶液体系中是否含有三价铬离子，具有操作简单便捷、成本低、灵敏度高、适用范围广等优点。另外，本检测方法不仅适用于水溶液体系中三价铬离子的检测，而且可以通过间接方法将水溶液体系中含有的六价铬离子首先还原为三价铬离子，然后利用本检测方法实现快速检测水溶液体系中全铬粒子的有无。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铬离子的检测技术，尤其涉及一种能够快速、简便地识别成分复杂的水溶液中的低浓度三价铬离子的检测方法。
技术介绍
近年来许多地方的饮用水源受到污染，各类重金属离子的污染事件频发，人们的身体健康受到了严重侵害。其中，工业“三废”(废水、废气、废渣)对环境造成了极大的破坏，如工矿、化工、电池、电镀等行业的工业废水中含有大量的重金属离子，直接导致了饮用水源的污染，该重金属离子污染不仅严重威胁着受污染地区人群的身体健康，而且已经渗透到人类生活的每一个环节，直接或间接影响着人类的生存和健康。在各种重金属中，铬元素是一类广泛存在的有毒元素，仅国内累积产生的铬矿渣超过600万吨，严重威胁人类的健康。铬元素经呼吸道侵入时，会侵害上呼吸道，引起鼻炎、 咽炎、支气管炎，甚至鼻中隔穿孔，长期作用还会引起肺气肿、支气管扩张，肺硬化及肺癌等。铬的化合物常见的价态有三价和六价，根据报道这些化合物均能致癌。天然水体中六价铬一般以CrO42-和HCrO4-的离子形态存在，六价铬容易被人体吸收而且会在体内积累，可以引起口角糜烂、恶心、呕吐、腹泻、腹疼和溃疡等病变。人口服重铬酸盐的致死剂量约为3克，所以我国有关标准规定水中六价铬的含量不得超过0. 05mg/ L0现在六价铬的常用分析方法是二苯碳酰二胼分光光度法，此方法虽然具有较低的检出浓度，但准确度不高，因为天然水体的成分复杂，水的浊度、色度、水中的铁氧化性和还原性物质都对检测产生严重的干扰。如果用氢氧化铁共沉淀分离富集，分离步骤繁琐，富集效率低，往往使测定结果偏低。这些限制使得水溶液体系中快速、及时现场检测六价铬离子的方法难以实现。此外，三价铬的含量对镀铬层的质量至关重要，测定和控制三价铬的含量，不仅能了解镀液的性能、溶液的导电性、阳极的状况等情况，还能保证镀铬的正常进行。但是，目前有关三价铬离子的检测方法的报道较少。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种能够快速、准确和简便地检测出水溶液体系中的三价铬离子(Cr3+)的方法，该方法不仅适用于水溶液体系中三价铬离子的检测，而且可以通过间接方法将水溶液体系中含有的六价铬离子(Cr6+)首先还原为三价铬离子，然后利用本检测方法实现快速检测水溶液体系中全铬粒子的有无。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案为一种Cr3+的检测方法，采用磷酸根修饰的金纳米粒子，通过磷酸根与Cr3+的选择性络合，导致金纳米粒子溶液的颜色发生变化，引起金纳米粒子表面等离子体共振吸收峰的峰位以及吸收强度发生变化，实现对水溶液中的Cr3+的快速、简便检测。本专利技术提供的Cr3+的检测方法，包括如下步骤(1)在含有水溶性磷酸盐的水溶液中加入用于制备各种水溶性金盐或金酸的金纳米粒子前躯体水溶液，在搅拌的条件下，加入硼氢化合物作为还原剂，制得含有磷酸根修饰的金纳米粒子的检测液；(2)在步骤⑴制得的检测液中量取出两份体积相同的检测液样品；提供不含三价铬离子Cr3+的水溶液作为对比溶液，将对比溶液以及与对比溶液等体积的被检测水溶液分别加入所述的两份检测液样品中，形成第一混合液和第二混合液；(3)对比第二混合液与第一混合液的颜色，若存在颜色变化，则被检测水溶液中存在Cr3+，若不存在颜色变化，则被检测水溶液中不存在Cr3+ ；或者，对比第二混合液与第一混合液的紫外可见吸收强度、峰值，若其紫外可见吸收强度、峰值发生变化，则被检测水溶液中存在Cr3+，若没有发生变化，则被检测水溶液中不存在Cr3+。进一步发现，上述步骤(3)中，若第二混合液的颜色相对于第一混合液变为灰蓝或颜色加深，则判定被检测水溶液中含有Cr3+，并且Cr3+的浓度大于或等于10_7mol/L。作为优选，如果提供能够反映水溶液中Cr3+浓度与紫外可见吸收强度关系的标准曲线图，那么可以通过本专利技术得到的第二混合液的紫外可见吸收强度与该标准曲线图进行对比，从而得到第二混合液中Cr3+的浓度。该标准曲线图的具体绘制方法如下首先按照所述的第二混合液的配制方法配制一系列不同Cr3+浓度的水溶液，分别在波长为200nm IOOOnm时检测其紫外可见吸收强度，以各水溶液的紫外可见吸收强度为纵坐标，各水溶液中的Cr3+浓度为横坐标绘制曲线，即得到标准曲线图；通过实验发现，标准曲线图绘制时，所述的Cr3+的紫外可见吸收强度的检测波长优选为520nm。上述技术方案中所述的水溶性磷酸盐主要指能够离解出磷酸根的各类化合物，包括但不限于多聚磷酸盐，优选为多聚磷酸钠、多聚磷酸钾与多聚磷酸铵。所述的水溶性金纳米粒子前躯体用于制备各种水溶性金盐或酸，优选为四氯合金酸。所述的还原剂是各类硼氢化合物，优选为硼氢化钠(NaBH4)与硼氢化钾(KBH4)。所述的被检测水溶液可以是环境中的水样，可以是固态的环境样品，也可以是漂浮在大气中的灰尘经过处理后获得的水溶液。例如，河水、湖水的水样，来自工矿、电器、电镀行业的水样，土壤中的环境水样，以及大气中可吸入颗粒物的水样等。作为优选，所述的步骤(1)中，将含有磷酸根修饰的金纳米粒子的检测液首先进行PH调节，使其Wi值调节为2. 50 3. 30，然后进行步骤(2)的操作，不仅可以节省检测时间和排除非检测物质的干扰，而且还可以提高检测限和灵敏度。优先选用盐酸调节PH值， 对于强酸性溶液样品，优选氢氧化钠调节PH值。综上所述，本专利技术提供了一种新型的用于检测水溶液中Cr3+的方法，该方法使用基于磷酸根修饰的金纳米粒子体系，利用磷酸根修饰的金纳米粒子与Cr3+的选择性络合作用，引起金纳米粒子表面等离子体的共振吸收发生变化，从而导致金纳米粒子的颜色、和紫外可见吸收强度以及峰值发生变化，因此，直接利用肉眼或者紫外可见分光光度计进行判定，就能够可以快速地的检测地出溶液中是否含有Cr3+，实现水溶液中Cr3+的快速、简便检测。优选地，结合Cr3+浓度与紫外可见吸收强度关系的标准曲线图，本专利技术还可以进一步检测出被检测水溶液中Cr3+的浓度含量。另外，本专利技术提供的检测方法不仅适用于水溶液体系中Cr3+的检测，而且可以通过间接方法将水溶液体系中含有的六价铬离子(Cr6+)首先还原为Cr3+，然后利用本专利技术的检测方法实现快速检测水溶液体系中的全铬粒子的有无以及其含量。因此，本专利技术提供的Cr3+的检测方法操作简单方便、检测快速、成本低廉、灵敏度高并且可以在现场实地操作，适用于江河湖泊水质调查、企业工厂排水水质监测和生活用水以及经过处理后获得的各种水样的检测，具有广泛的应用价值。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。实施例1 河水、湖水水样中Cr3+的检测(1)制备检测液取5mmol/L的四氯合金酸水溶液IOmL加入到IOOmL lmmol/L的多聚磷酸钠溶液中，在搅拌的条件下，逐滴加入5mLlmmol/L的硼氢化钠水溶液，在室温下持续搅拌10分钟，即得到含有磷酸根修饰的金纳米粒子检测液。(2)待检测水样采集用水样采集瓶在河、湖三个不同地点的一定深度(20 50cm)处采集水样，然后用盐酸调节其pH呈酸性，以免影响检测效果，得到待检测水样。(3)在步骤(1)制备得到的含有磷酸根修饰的金纳米粒子检测液中量取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辛军委，吴爱国，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：