一种检测水中余氯浓度的冻干球以及制备方法和应用与流程

本发明涉及水质检测，微流控及分析化学领域，具体涉及一种检测水中余氯浓度的冻干球以及制备方法和应用。

背景技术：

1、含氯消毒剂与水接触后，未被可氧化物质消耗尽，剩余的为游离余氯。余氯以次氯酸、次氯酸盐离子和单质氯组成，是饮用水达标的重要指标之一，浓度过高及过低都会对影响水质。浓度过高会产生水体臭味，高氯对人体有害有致癌风险，浓度过低则降低杀菌作用难以确保水质卫生安全。

2、目前检测余氯浓度的常规方法有化学分析法、分光光度法、离子色谱法以及电化学方法等。其中化学分析法涉及药品种类多，试剂用量大，操作过程复杂，分析时间长，需要专业操作人员进行检测。离子色谱法需要现场配制试剂，仪器价格昂贵，不适宜移动，无法满足便携式检测的需求。电化学方法受限于待测样品以及检测环境的影响较大，准确性略差。分光光度法灵敏度高，操作简单，其中行标hj 586—2010《水质游离氯和总氯的测定n,n-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法》中规定，以次氯酸和次氯酸盐离子形式的存在的余氯，可与dpd试剂反应生成粉红色化合物，可在515nm处检测。

3、分光光度法检测余氯，首先将余氯检测试剂与待测溶液混合均匀后生成粉红色化合物，使用分光光度计测定该溶液在530nm处吸光度，根据标准曲线计算得到待测溶液实际浓度。由于余氯较不稳定，采样后在实验室检测数据比即时检测数据偏低，往往现场环境不适于试剂配制，该方法需要操作人员具有一定的实验基础，操作过程复杂，试剂使用量大，试剂溶液反应速度慢，还需处理废液。所以开发可满足现场检测需求的便携式快速检测技术尤为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术检测水中余氯浓度存在的试剂使用量大、操作过程复杂等问题，提供一种检测水中余氯浓度的冻干球以及制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种检测水中余氯浓度的冻干球的制备方法，所述方法包括以下步骤：

3、(1)将乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、n,n-二乙基-对苯二胺草酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、赋形剂和水混合，得到混合液；

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

5、其中，赋形剂、乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、n,n-二乙基-对苯二胺草酸盐、柠檬酸钠和酒石酸钾钠的用量的重量比为8-14:1-4:13-20:0.8-3:1-3：1。

6、优选地，所述赋形剂为甘露醇和/或海藻糖。

7、优选地，乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、n,n-二乙基-对苯二胺草酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾钠和赋形剂的总重量与水的重量的比为2-10:100。

8、优选地，在步骤(2)中，控制液态氮自动点液系统的点液量为0.5-30μl。

9、优选地，在步骤(2)中，所述冷冻干燥的条件包括：真空度为1-100pa，温度为-60～-80℃，时间为8-24h。

10、本发明第二方面提供一种由制备方法制备的冻干球。

11、本发明第三方面提供一种上述的冻干球在检测水中余氯浓度的应用。

12、本发明第四方面提供一种检测水中余氯浓度的方法，所述方法包括：将水样与上述的冻干球接触进行反应，然后通过测定反应后溶液的吸光度，确定余氯的浓度。

13、本发明第五方面提供一种微流控芯片，所述微流控芯片包括芯片基板和芯片盖板，

14、所述芯片盖板上开设有加样口和出气口；

15、所述芯片基板上设有与所述加样口相连通的反应池、与所述出气口连通的检测池，且所述反应池与所述检测池相连通；

16、所述反应池中装有若干上述的冻干球。

17、优选地，所述芯片基板上设有位于加样口下方的加样槽、连通加样槽和反应池的第一通道。

18、优选地，所述芯片基板上设有第三通道，所述出气口和所述检测池通过所述第三通道连通。

19、优选地，所述芯片基板上设有第二通道，所述反应池和所述检测池通过所述第二通道连通。

20、本发明第六方面提供一种上述的微流控芯片在检测水中余氯浓度中的应用。

21、本发明第七方面提供一种利用微流控芯片检测水中余氯浓度的方法，所述方法在权利要求上述的微流控芯片中进行实施，

22、所述方法包括：将水样从加样口注入并输送至反应池中与冻干球接触进行反应，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，确定余氯的浓度。

23、优选地，水样的注入速度为0.2-1.5ml/min。

24、优选地，水样的注入体积与冻干球的数量的比为90-210μl：1颗。

25、本发明通过冻干方式制备了冻干球状试剂，在芯片中仅预置一种试剂即可。冻干球状试剂遇水复溶性好，加快溶解速度，缩短反应时间，提高检测的重复性和均一性。芯片集混合，反应，检测多功能于一体，结合分光光度法对目标物快速检出，高效快速，便捷环保。

技术特征：

1.一种检测水中余氯浓度的冻干球的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述赋形剂为甘露醇和/或海藻糖。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、n,n-二乙基-对苯二胺草酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾钠和赋形剂的总重量与水的重量的比为2-10:100。

4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制液态氮自动点液系统的点液量为0.5-30μl。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述冷冻干燥的条件包括：真空度为1-100pa，温度为-60～-80℃，时间为8-24h。

6.权利要求1-5中任意一项所述的制备方法制备的冻干球。

7.权利要求6所述的冻干球在检测水中余氯浓度的应用。

8.一种检测水中余氯浓度的方法，其特征在于，所述方法包括：将水样与权利要求6所述的冻干球接触进行反应，然后通过测定反应后溶液的吸光度，确定余氯的浓度。

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

10.根据权利要求9所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片基板(1)上设有位于加样口(21)下方的加样槽(13)、连通加样槽(13)和反应池(11)的第一通道(14)。

11.根据权利要求9或10所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片基板(1)上设有第三通道(16)，所述出气口(22)和所述检测池(12)通过所述第三通道(16)连通。

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片基板(1)上设有第二通道(15)，所述反应池(11)和所述检测池(12)通过所述第二通道(15)连通。

13.权利要求9-12中任意一项所述的微流控芯片在检测水中余氯浓度中的应用。

14.一种利用微流控芯片检测水中余氯浓度的方法，其特征在于，所述方法在权利要求9-12中任意一项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0.2-1.5ml/min；

技术总结本发明涉及水质检测，微流控及分析化学领域，公开了一种检测水中余氯浓度的冻干球以及制备方法和应用。所述方法包括以下步骤：(1)将乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、N,N‑二乙基‑对苯二胺草酸盐、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、赋形剂和水混合，得到混合液；(2)通过液态氮自动点液系统将混合液滴入液氮中固化形成小球，然后将小球进行冷冻干燥；其中，赋形剂、乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、N,N‑二乙基‑对苯二胺草酸盐、柠檬酸钠和酒石酸钾钠的用量的重量比为8‑14：1‑4：13‑20：0.8‑3：1‑3：1。本发明冻干球试剂遇水复溶性好，加快溶解速度，缩短反应时间，提高检测的重复性和均一性，高效快速，便捷环保。技术研发人员：金艳,杨哲,姜慧芸,王世强,安飞,王浩志,邱长坤,朱亮,肖安山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：2024/10/17