一种检测水中锰离子浓度的组合物和微流控芯片及其应用的制作方法

本发明涉及水质检测领域，具体涉及一种检测水中锰离子浓度的组合物和微流控芯片及其应用。

背景技术：

1、锰元素是维持人体正常生理活动的重要微量元素之一，不仅是许多生物酶的必要合成元素，还是组成骨骼的重要元素。但是，随着社会工业化的发展，锰污染也逐渐影响到我们正常的生产生活。锰矿石开采导致的泄漏，冶金、纺织品染色、纤维造纸等行业排放的工业废水以及生活污水的过量排放等，都会导致环境中进入过量的锰。其中，锰离子进入水环境中，不仅会导致鱼虾等海洋生物的死亡，还会影响水的色、臭、味等性状，导致严重的环境污染。

2、目前，检测锰的方法主要有原子吸收法、荧光分光光度法、电感耦合等离子体质谱法、高碘酸钾氧化法等方法。其中，原子吸收法、荧光分光光度法、电感耦合等离子体质谱法灵敏度高，但是设备昂贵，操作步骤复杂，需要一定的操作技巧和方法，多用于实验室分析。高碘酸钾氧化法经常被采用，但是存在着液体存放保质期短，稳定性差，不利于外部现场操作等缺点。因此，如何快速简捷地实现对水中锰离子的检测，是一个亟待解决的问题。

3、专利申请cn 111595808 a公开了一种测定废水中锰离子浓度的方法，包括：(1)校准曲线的绘制：对锰标准溶液处理后，以水参比测量吸光度，由所测得吸光度经空白校正后对锰的量绘制标准曲线；(2)样品的测定：对含锰废水处理后用50mm比色皿在525nm处，以水参比测量样品吸光度。专利申请cn 106568773 a提供一种锰离子比色法检测试剂盒及其检测方法。试剂盒为醋酸-醋酸钠缓冲溶液、高碘酸钾溶液、氨三乙酸溶液、含十六烷基三甲基溴化铵(ctab)的金纳米棒溶液、标准比色卡c和比色管；所述含十六烷基三甲基溴化铵的金纳米棒溶液中，纳米棒的浓度为0.5-10nm，ctab浓度为0.01-100mm。专利申请cn101639448a涉及一种测定水中锰浓度的试剂及该试剂的使用方法。所述水中锰浓度快速测定试剂由质量比为1:1的a试剂和b试剂组成。测定试剂的使用方法包括：将a试剂加入待测水样中，待溶解后，再加入b试剂，静置10分钟后，与标准比色卡、比色盘或比色计比色，读出锰的浓度。方法操作简便，结果准确，价格便宜，便于运输携带，适合现场测定等优点。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的液体存放保质期短，稳定性差，不利于实际现场操作，需要外部混合操作，便捷性差，试剂用量大等问题，提供一种检测水中锰离子浓度的组合物和微流控芯片及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种检测水中锰离子浓度的组合物，所述组合物包括第一冻干球和第二冻干球；

3、所述第一冻干球的制备方法包括以下步骤：

4、a1：将磷酸二氢钠、柠檬酸钠、无水硫酸钠和水进行混合，得到混合液a；

5、a2：通过液态氮自动点液系统将混合液a滴入液氮中固化形成小球，然后将小球进行冷冻干燥；

6、其中，磷酸二氢钠、柠檬酸钠和无水硫酸钠的用量的重量比为1:0.1-0.5:5-16；

7、所述第二冻干球的制备方法包括以下步骤：

8、b1：将高碘酸钾、硫酸钾、甘露醇和水进行混合，得到混合液b；

9、b2：通过液态氮自动点液系统将混合液b滴入液氮中固化形成小球，然后将小球进行冷冻干燥；

10、其中，高碘酸钾、硫酸钾和甘露醇的用量的重量比为0.1-0.7:1:0.8-2。

11、优选地，步骤a1中，磷酸二氢钠、柠檬酸钠和无水硫酸钠的总重量和水的重量的比为0.5-10:100。

12、优选地，步骤a2中，液态氮自动点液系统的点液量为0.5-65.4μl。

13、优选地，第一冻干球的直径为1-5mm。

14、优选地，步骤a2中，冷冻干燥的条件包括：真空度为5-100pa，时间为10-30h。

15、优选地，步骤b1中，高碘酸钾、硫酸钾和甘露醇的总重量与水的重量的比为0.1-10:100。

16、优选地，步骤b2中，液态氮自动点液系统的点液量为0.5-113.1μl。

17、优选地，所述第二冻干球的直径为1-6mm。

18、优选地，步骤b2中，冷冻干燥的条件包括：真空度为5-200pa，时间为5-25h。

19、本发明第二方面提供前文所述的组合物在检测水中锰离子浓度中的应用。

20、本发明第三方面提供一种检测水中锰离子浓度的方法，所述方法包括：将水样依次与前文所述的组合物中的第一冻干球和第二冻干球接触进行反应，然后通过测定反应后溶液的吸光度，确定水样中锰离子的浓度。

21、本发明第四方面提供一种微流控芯片，所述微流控芯片包括述微流控芯片包括芯片基板和芯片盖板，

22、所述芯片盖板上开设有加样口和出气口；

23、所述芯片基板上设有依次连通的第一反应池、第二反应池和检测池，并且所述第一反应池与所述加样口相连通，所述检测池与所述出气口相连通；

24、所述第一反应池中装有若干前文所述的组合物中的第一冻干球，所述第二反应池中装有若前文所述的组合物中的第二冻干球。

25、本发明第五方面提供前文所述的微流控芯片在检测水中锰离子浓度中的应用。

26、本发明第六方面提供一种利用微流控芯片检测水中锰离子浓度的方法，其特征在于，所述方法在前文所述的微流控芯片中进行实施，

27、所述方法包括：将水样从加样口注入并输送至第一反应池中与第一冻干球接触进行反应，接着将反应后的溶液输送至第二反应池中与第二冻干球接触进行反应，然后将反应后的溶液输送至检测池中，通过测定反应后的溶液的吸光度，确定水样中锰离子的浓度。

28、优选地，水样的注入速度为0.1-1.0ml/min；

29、优选地，水样的注入体积为0.3-1.6ml。

30、本发明将用于检测锰离子的试剂进行优化，然后通过液态氮自动点液系统制备成尺寸均匀的冻干球，能够有效提高试剂的溶解速度，提高试剂与锰的反应速度，缩短反应时间，提高检测的重复性和均一性，比溶液更易储存、运输。与比色卡相比较，能够有效提高准确性。将上述冻干球预制在微流控芯片中，省去额外的手动混合等操作，节省人力物力，便于进一步的携带和运输。借助微流控芯片，能够以较小的试剂消耗量完成反应，可以实现快速方便的检测目的，便于完成批量大范围的检测任务。

技术特征：

1.一种检测水中锰离子浓度的组合物，其特征在于，所述组合物包括第一冻干球和第二冻干球；

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，步骤a1中，磷酸二氢钠、柠檬酸钠和无水硫酸钠的总重量和水的重量的比为0.5-10:100。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，步骤a2中，液态氮自动点液系统的点液量为0.5-65.4μl。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，第一冻干球的直径为1-5mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其特征在于，步骤a2中，冷冻干燥的条件包括：真空度为5-100pa，时间为10-30h。

6.根据权利要求1-5中任意所述的组合物，其特征在于，步骤b1中，高碘酸钾、硫酸钾和甘露醇的总重量与水的重量的比为0.1-10:100。

7.根据权利要求1所述的所述的组合物，其特征在于，步骤b2中，液态氮自动点液系统的点液量为0.5-113.1μl。

8.根据权利要求1或7所述的所述的组合物，其特征在于，所述第二冻干球的直径为1-6mm。

9.根据权利要求1所述的所述的组合物，其特征在于，步骤b2中，冷冻干燥的条件包括：真空度为5-200pa，时间为5-25h。

10.权利要求1-9中任意一项所述的组合物在检测水中锰离子浓度中的应用。

11.一种检测水中锰离子浓度的方法，其特征在于，所述方法包括：将水样依次与权利要求1中所述的组合物中的第一冻干球和第二冻干球接触进行反应，然后通过测定反应后溶液的吸光度，确定水样中锰离子的浓度。

12.一种微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括述微流控芯片包括芯片基板(1)和芯片盖板(2)；

13.权利要求12所述的微流控芯片在检测水中锰离子浓度中的应用。

14.一种利用微流控芯片检测水中锰离子浓度的方法，其特征在于，所述方法在权利要求12所述的微流控芯片中进行实施，

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，水样的注入速度为0.1-1.0ml/min；

技术总结本发明涉及水质检测领域，公开了一种检测水中锰离子浓度的组合物和微流控芯片及其应用。该组合物包括第一冻干球和第二冻干球；第一冻干球的制备包括：将磷酸二氢钠、柠檬酸钠、无水硫酸钠和水混合，得到混合液a；通过液态氮自动点液系统将混合液a滴入液氮中固化形成小球，然后将小球进行冷冻干燥；第二冻干球的制备包括：将高碘酸钾、硫酸钾、甘露醇和水混合，得到混合液b；通过液态氮自动点液系统将混合液b滴入液氮中固化形成小球，然后将小球进行冷冻干燥。本发明通过液态氮自动点液系统制备成尺寸均匀的冻干球，能够有效提高试剂的溶解速度，提高试剂与锰离子的反应速度，缩短反应时间，提高检测的重复性和均一性。技术研发人员：王世强,朱亮,肖安山,姜慧芸,金艳,安飞受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16