申请日2015.12.04
公开(公告)日2016.05.04
IPC分类号G01N21/78
摘要
一种比色法检测污水中汞离子的试剂盒及其检测方法，属于分析化学测试技术领域。具体涉及所述的方法包括试剂盒制备，样品处理和显色及比色等步骤。污水样品先使用所述试剂盒中的前处理液简单处理，然后与有机修饰的单缺位六钼酸(n-Bu4N)2[NaMo5(NO)(OCH3)4O13]的甲醇溶液混合均匀，有机修饰的单缺位六钼酸与二价汞离子特异性相互作用后，该单缺位六钼酸的结构发生改变，由单缺位结构转变成饱和六钼酸结构，引起检测液颜色发生变化，与试剂盒中汞离子检测标准比色卡进行颜色比对，从而得到待测样品中汞离子的含量。本发明的试剂盒样品处理简便，特异性高，检测速度快，检出限低，灵敏高，具有可视化和便于推广等突出优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种比色法检测污水中汞离子的试剂盒，其特征在于：该试剂盒中包括带有塞子的玻璃管、汞离子标准比色卡和下列试剂：
A.纳米级金属-氧簇化合物检测液，即有机修饰的单缺位六钼酸
(n-Bu4N)2[NaMo5(NO)(OCH3)4O13]的甲醇溶液，其浓度为0.005～0.02mmol/L;
B.污水样品前处理液I为硫酸，其浓度为0.5～2.0mol/L;
C.污水样品前处理液II为高锰酸钾，其浓度为0.2～0.5mol/L;
D.污水样品前处理液III为氢氧化钠，其浓度为0.5～2.0mol/L;
所述的汞离子标准比色卡按如下步骤制备：
分别配制八个浓度梯度的氯化汞标准溶液0.0mol/L、0.1×10-6mol/L、0.2×10-6mol/L、0.5×10-6mol/L、1.0×10-6mol/L、2.0×10-6mol/L、5.0×10-6mol/L和10.0×10-6mol/L，用所述的汞离子比色法检测的试剂盒分别与上述八个浓度梯度的氯化汞标准溶液进行显色反应，根据氯化汞标准溶液的显色结果制作氯化汞标准色块，将氯化汞标准色块按照氯化汞标准溶液浓度的高低顺序进行排列，粘贴制成氯化汞比色法检测的标准比色卡。
2.按照权利要求1所述的一种比色法检测污水中汞离子的试剂盒，其特征在于，所述的纳米级金属-氧簇化合物检测液按如下步骤制备：
1)将浓度为0.08～1.2mol/L的六钼酸或八钼酸作为合成原料，与2～3mmol的氢氧化钠、1.3～2mmol的盐酸羟胺和2～3mmol的N,N'-二环己基碳二亚胺均匀混合，然后在甲醇溶液中于60～80℃回流3～4.5h;
2)反应完成后，反应液冷却至室温，滤去黄色的沉淀六钼酸，滤液呈现紫色;待溶剂缓慢挥发后，20～40h制得紫色晶体;该紫色晶体即为有机修饰的单缺位六钼酸(n-Bu4N)2[NaMo5(NO)(OCH3)4O13];收集紫色晶体，避光密闭保存于干燥的试剂瓶中;称取紫色晶体溶解于甲醇中，配制浓度为0.005～0.02mmol/L的比色法检测汞离子试剂盒中的检测液。
3.采用如权利要求1所述试剂盒的一种比色法检测污水中汞离子的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)样品前处理：
将污水样品采集后放入采样瓶中，密闭保存;量取3～5mL水样，放入带有塞子的玻璃管中，向该带有塞子的玻璃管内加入0.8～1.2mL浓度为0.5～2.0mol/L的硫酸和浓度为0.2～0.5mol/L的高锰酸钾溶液，混合均匀，将带有塞子的玻璃管置于水浴中加热处理1～2h，期间摇动玻璃管 1～2次，并打开塞子释放气体;混匀;经过处理后，将盛有污水样品的玻璃管冷却至室温，此时所有形态的汞转化为Hg2+，再加入0.5～2.0mol/L的氢氧化钠，调节pH至6.6～7.2，除去产生的不溶物，收集上清液，即得到前处理液;
2)比色法检测汞离子的含量：
量取1～2mL得到的前处理液，加入试剂盒中的检测液，并混合均匀，显色反应1～2min后，用所述的汞离子标准比色卡进行比对，得到待测样品汞离子的含量或范围。
说明书
一种比色法检测污水中汞离子的试剂盒及其检测方法
技术领域
本发明属于分析化学测试技术领域，具体涉及一种使用多酸比色法检测污水中汞离子的方法及其试剂盒。
背景技术
汞是唯一能够在水体、土壤、大气和生物圈完整生态系统中迁移和转化的重金属。其中，水体中的汞最容易对人类造成健康危害。汞从污染源排入到天然水体，可立即与水体中的各种物质发生相互作用，这些物质包括溶解在水中的各种离子、分子和络合配位体，悬浮在水中的有机物与无机颗粒物，水滴沉积物以及水生生物。由于以上物质对汞表现出一定的亲和力，因而他们的相互做用决定了汞在水体中迁移转化的最终归属。水体中汞的生物态迁移的量是有限的，但由于在微生物的参与下，沉积在水中的金属汞和二价离子汞等无机汞会转化成剧毒的甲基汞和二甲基汞，并且沉积物中生物合成的甲基汞能连续不断的释放到水体中。水中低量的甲基汞能被水生生物吸收，通过食物链，汞将会在水中的鱼体内累积，受汞污染的水中的鱼体内汞浓度可比水中高上万倍。由于甲基汞具有很强的亲脂力，易溶于脂类中，其分子结构中有碳-汞键不易切断，易被人体吸收，汞却又在体内不易分解，排出慢。汞的很多种形态都是高神经毒剂，多在脑部积累，毒性大。汞通过生物的放大作用威胁人类的健康与安全，然而随着工业的不断发展，环境中汞的含量也不断增加，故而检测工业废水等水源污染源的汞离子含量十分重要。
目前每年全球人为污染源向大气排放1900～2200吨汞，其中燃煤与垃圾焚烧排放的汞占70%。其他排放源按排放量排序为黄金冶炼、有色金属冶炼、水泥生产、垃圾处理等。我国是煤炭消费大国，而且水泥、钢铁和金属冶炼等重工业在国民经济中占较大比重。金属冶炼、水泥生产、汞矿开采、电池/荧光灯生产、生物质燃烧、废弃物和垃圾焚烧是重要的汞排放来源。根据2013年1月中科院高能物理研究所、中国环境科学研究院等机构联合编制的《汞污染防治技术政策》数据显示，目前中国总的汞消费量大概在1000吨左右，约占世界总量的50%，已经成为世界上最大的汞生产国和消费国。工业汞污染分析检测已经引起有关部门和科研工作者高度重视。2014年2月25日环境保护部正式批准“国家环境保护汞污染防治工程技术中心”建设。2014年3月15日在中国科学院高能物理研究所召开“国家环境保护汞污染防治工程技术中心”建设启动会，确定了建设期重点任务和指标，并明确了两年建设期期间的进度安排。建立国家环境保护汞污染防治工程技术中心，将集中国内相关履约管理、科研和企业方面的优势单位，开展汞污染控制技术的研发和成果转化，推动未来我国的履约及国内汞污染防治。
2014年3月13日环境保护部批准发布HJ694—2014水质汞的测定方法，规定了原子荧光法这一标准检测方法。然而原子荧光法需要使用仪器性能指标能够符合GB/T21191规定的原子荧光光谱仪，同时也需要复杂的样品前处理和专业操作人员。根据我国环境水和工业污水检测的规定要求，上述方法不能完全满足检测需求，尤其不能满足现场检测需求，因此开发快速、简便的测定方法非常重要。
发明内容
针对现有检测技术的不足，本发明的目的是提供一种比色法检测污水中汞离子的试剂盒及其检测方法。旨在提供一种能高效、快速、检测成本低，有利于实际推广应用且能满足现场检测需求的技术方案。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种比色法检测污水中汞离子的试剂盒，其特征在于：该试剂盒中包括带有塞子的玻璃管、汞离子标准比色卡和下列试剂：
A.纳米级金属-氧簇化合物检测液，即有机修饰的单缺位六钼酸
(n-Bu4N)2[NaMo5(NO)(OCH3)4O13]甲醇溶液，该单缺位六钼酸为Lindqvist型多酸，其浓度为0.005～0.02mmol/L;
B.污水样品前处理液I为硫酸，其浓度为0.5～2.0mol/L;
C.污水样品前处理液II为高锰酸钾，其浓度为0.2～0.5mol/L;
D.污水样品前处理液III为氢氧化钠，其浓度为0.5～2.0mol/L;
所述的汞离子标准比色卡按如下步骤制备：
分别配制八个浓度梯度的氯化汞标准溶液0.0mol/L、0.1×10-6mol/L、0.2×10-6mol/L、0.5×10-6mol/L、1.0×10-6mol/L、2.0×10-6mol/L、5.0×10-6mol/L和10.0×10-6mol/L，用所述的汞离子比色法检测的试剂盒分别与上述八个浓度梯度的氯化汞标准溶液进行显色反应，根据氯化汞标准溶液的显色结果制作氯化汞标准色块，将氯化汞标准色块按照氯化汞标准溶液浓度的高低顺序进行排列，粘贴制成氯化汞比色法检测的标准比色卡。
本发明还提供了一种纳米级金属-氧簇化合物检测液的制备方法，其特征在于所述方法按如下步骤制备：
1)将浓度为0.08～1.2mol/L的六钼酸或八钼酸作为合成原料，与2～3mmol的氢氧化钠、1.3～2mmol的盐酸羟胺和2～3mmol的N,N′-二环己基碳二亚胺均匀混合，然后在甲醇溶液中于60～80℃回流3～4.5h;
2)反应完成后，反应液冷却至室温，滤去黄色的沉淀六钼酸，滤液呈现紫色;待溶剂缓慢挥发后，20～40h制得紫色晶体;该紫色晶体即为有机修饰的单缺位六钼酸(n-Bu4N)2[NaMo5(NO)(OCH3)4O13];收集紫色晶体，避光密闭保存于干燥的试剂瓶中;称取紫色晶体溶解于甲醇中，配制浓度为0.005～0.02mmol/L的比色法检测汞离子试剂盒中的检测液。
本发明提供的一种比色法检测污水中汞离子的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)样品前处理：
将污水样品采集后放入采样瓶中，密闭保存;量取3～5mL水样，放入带有塞子的玻璃管中，向该带有塞子的玻璃管内加入0.8～1.2mL浓度为0.5～2.0mol/L的硫酸和浓度为0.2～0.5mol/L的高锰酸钾溶液，混合均匀，将带有塞子的玻璃管置于水浴中加热处理1～2h，期间摇动玻璃管1～2次，并打开塞子释放气体;混匀;经过处理后，将盛有污水样品的玻璃管冷却至室温，此时所有形态的汞转化为Hg2+，再加入0.5～2.0mol/L的氢氧化钠，调节pH至6.6～7.2，除去产生的不溶物，收集上清液，即得到前处理液;
2)比色法检测汞离子的含量：
量取1～2mL前处理液，加入试剂盒中的检测液，并混合均匀，显色反应1～2min后，用所述的汞离子标准比色卡进行比对，得到待测样品汞离子的含量或范围。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：
本发明提供的利用汞离子试剂盒比色法快速检测待测水源样品中汞含量这一方法，不仅具有简单、方便、快速、可视化等特性，而且具有很低的检出限(中华人民共和国环境保护部在2014年5月宣布的含汞工业废水排放标准中规定，排污口处的汞浓度应限制在0.05mg/L(50ppb)以下;而本发明提供的方法检出限为10ppb)。与其它检测汞离子的方法相比较，本发明的方法无需贵重的精密仪器，也不需经过培训的专业技术人员，有利于推广和普及。