本发明专利技术公开了一种检测水中重金属离子的方法和装置。该方法包括：(a)提供检测材料，其中所述检测材料包括亲水层，所述亲水层至少部分被疏水层覆盖，所述疏水层由选自长链硫醇、长链脂族酸以及它们的组合的长链化合物形成，其中覆盖有所述疏水层的区域称为检测区域，所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约120°；(b)使所述检测材料的检测区域与待测水溶液接触；(c)判断与待测水溶液接触后所述检测材料的检测区域的表面是否发生疏水性-亲水性变化；和(d)根据所述判断来确定所述待测水溶液是否存在重金属离子。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测水中重金属离子的方法和装置。更具体地，本专利技术涉及采用检测材料检测水溶液中的铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)，或其它类型的重金属离子的方法，以及基于该方法检测水中重金属离子的装置。
技术介绍
一定浓度的重金属离子可导致重金属中毒，而重金属中毒又会使人生病或毒害人体，例如使神经系统功能紊乱、血液成分改变、出现心肺疾病，等等。近年来，已经开发了一些分析方法和分离技术来鉴定重金属污染。目前广泛采用各种各样的方法来定量检测微量甚至痕量的重金属离子，这些方法包括例如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-质谱法、分光光度法(例如，基于重金属-双硫腙的螯合作用)和电化学法(例如阳极溶出分析)。然而，这些方法大多数受到一些限制，例如需要昂贵的仪器、实验室装置、高操作成本和/或工作人员熟练的分析技能。试纸条法是目前最为简便和经济的半定量检测水溶液中重金属离子的方法之一， 它的原理是重金属显色剂(如双硫腙等)可与不同类型的重金属离子形成络合物并呈现出不同的颜色，且颜色深浅变化程度与重金属离子的浓度有关。如基于双硫腙法的试纸条可以半定量地检测Cd2+(本申请有时也称为Cd(II))、Pb2+(本申请有时也称为Pb(II))和 Hg2+(本申请有时也称为Hg(II))等。然而，重金属显色剂不仅和重金属离子之间发生螯合反应，其它离子如Ca2+ (本申请有时也称为Ca (II))、Mg2+ (本申请有时也称为Mg (I I))或 Fe37Fe2+(本申请有时也称为Fe(III)/Fe(II))等金属离子也可以与其发生络合反应，因此，检测Cd(II)、Pb(II)和Hg(II)等重金属离子时，需要使用多种掩蔽剂来防止双硫腙和体系中的非重金属离子之间的反应，增加了实验操作的复杂程度。而这些掩蔽剂中某些甚至是剧毒化学品(如氰化钾)。因此，实际上越来越期望发展一种高效检测系统，它不仅灵敏可靠，而且简单方便、经济实用，该系统还应该适合用于常见水环境中的重金属离子的现场检测。现有技术仍然迫切需要发展新的方法或材料，用于安全并简单地检测水溶液中的重金属离子。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于检测水溶液样品中的重金属离子的价廉、简单和安全的方法。本申请的一个方面提供了测水溶液中重金属离子的方法，包括以下步骤(a)提供检测材料，其中所述检测材料包括亲水层，所述亲水层至少部分被疏水层覆盖，所述疏水层由选自长链硫醇、长链脂族酸以及它们的组合的长链化合物形成，其中覆盖有所述疏水层的区域称为检测区域，所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约 120。；(b)使所述检测材料的检测区域与待测水溶液接触；(C)判断与待测水溶液接触后所述检测材料的检测区域的表面是否发生疏水性-亲水性变化；和(d)根据所述判断来确定所述待测水溶液是否存在重金属离子。使用本申请的方法，无需进行复杂预处理，可以检测多种重金属离子，包括但不限于，Zn2+、Cu2+(本申请有时也称为Cu(II))、Cd2+、Pb2+、Ag+、Hg2+和Hg22+(本申请有时也称为 Hg2(II));特别是，可以检测对人体危害大的常见重金属离子，如铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd) 的离子。可以在15分钟内检测出Hg(II)(最低检测限至少为约I X 10_7M)、Hg2(II)(最低检测限至少为约I X 10_7M)、Pb(II)(最低检测限至少为约I X 10_6M)、Cd(II)(最低检测限至少为约I X 10_6M)、Cu(II)(最低检测限至少为约1X10_5M)，Zn(II)(最低检测限至少为约I X 10_5M)，或者对几种类型的重金属离子(总浓度彡 IXl(T6M)同时进行检测而无需进行复杂预处理；甚至在水溶液样品中存在非重金属离子如K+(本申请有时也称为K(I))、 Na+(本申请有时也称为Na⑴)、Mg(II)、Ca(II)的情况下也是如此。本申请的另一方面提供了一种检测水溶液中重金属离子的装置，所述装置包括主体和检测材料，其中所述检测材料包括亲水层，所述亲水层至少部分被疏水层覆盖，所述疏水层由选自长链硫醇、长链脂族酸以及它们的组合的长链化合物形成，其中覆盖有所述疏水层的区域称为检测区域，所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约120° ;其中所述检测材料的检测区域可以暴露于所述主体的外部用于与所述水溶液接触。本申请的另一方面提供了一种检测组件，包括本申请的装置，和装有着色剂溶液的容器。本申请的另一方面提供了检测材料在检测水溶液中重金属离子的应用，其中所述检测材料包括亲水层，所述亲水层至少部分被疏水层覆盖，所述疏水层由选自长链硫醇、长链脂族酸以及它们的组合的长链化合物形成，其中覆盖有所述疏水层的区域称为检测区域，所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约120°。因此，本申请包括I. 一种检测水溶液中重金属离子的方法，包括以下步骤(a)提供检测材料，其中所述检测材料包括亲水层，所述亲水层至少部分被疏水层覆盖，所述疏水层由选自长链硫醇、长链脂族酸以及它们的组合的长链化合物形成，其中覆盖有所述疏水层的区域称为检测区域，所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约 120。；(b)使所述检测材料的检测区域与待测水溶液接触；(C)判断与待测水溶液接触后所述检测材料的检测区域的表面是否发生疏水性-亲水性变化；和(d)根据所述判断来确定所述待测水溶液是否存在重金属离子。2.项I的方法，其中所述亲水层包括纳米材料层。3.项I或2的方法，其中所述亲水层由金属氧化物形成，优选由氧化锌形成。4.项1-3中任一项的方法，其中所述检测材料进一步包括基材，所述亲水层至少部分覆盖所述基材，优选地所述亲水层全部覆盖所述基材。5.项4的方法，其中所述基材包括导电基材。6.项1-5中任一项的方法，其中所述亲水层全部被所述疏水层覆盖。7.项I的方法，其中所述检测材料包括金属基材和至少部分覆盖所述金属基材的亲水层，所述亲水层至少部分被疏水层覆盖，其中所述亲水层由金属氧化物形成，所述疏水层由选自长链硫醇、长链脂族酸以及它们的组合的长链化合物形成，其中覆盖有所述疏水层的区域称为检测区域，所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约120°。8.项7的方法,其中所述金属基材选自金属锌基材。9.项7或8的方法，其中所述金属氧化物选自氧化锌。10.项7-9中任一项的方法，其中所述亲水层全部被所述疏水层覆盖。11.项7-10中任一项的方法，其中所述亲水层全部覆盖所述金属基材。12.项1-11中任一项的方法，其中所述检测区域的表面与水的初始接触角大于或等于约150。。13.项1-12中任一项的方法，其中所述长链化合物选自具有8-20个碳原子的长链硫醇中的一种或多种。14.项1-13中任一项的方法，其中所述长链化合物选自具有8-20个碳原子的长链正烷基硫醇中的一种或多种。15.项1-14中任一项的方法，其中所述长链化合物选自正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、正十六烷基硫醇、和正十八烷基硫醇中的一种或多种。16.项1-15中任一项的方法，其中所述方法进一步包括在进行步骤(b)之前和/ 或期间，向待测水溶液中添加增溶剂。17.项16的方法，其中所述增溶剂包括水溶性醇。18.项16的方法，其中所述增溶剂选本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓科，梶浦尚志，李勇明，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：
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