一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法

本发明属于纳米塑料检测分析，具体涉及一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法。

背景技术：

1、纳米塑料是广泛存在环境中的一类新污染物，对人类会产生诸多的不利影响，然而如何量化环境中的nps成为了现有研究的一个严峻挑战。

2、现有的量化检测技术中：以py-gc/ms为代表的技术难以实现原位检测，获取nps的形貌、粒径大小与分布信息；以电镜为代表的技术可以实现更小粒径nps的形貌与粒径大小信息，但是依靠计数实现的浓度定量存在较大误差；拉曼光谱和红外光谱是检测nps的常用技术手段，但受限于光学衍射极限，对于200nm以下的nps检测繁琐费时，需要依靠一些前处理手段或者与其他方法结合方可实现检测，因此其定量往往受到检测极限的限制；以动态光散射为代表的散射光技术，是表征nps粒径分布的重要手段，但其往往只能获取粒径分布信息，难以实现定量，因此现有技术检测nps均存在一些不均衡，获取nps的浓度信息、粒径大小和占比等信息时，需要不同的仪器联合使用逐一实现，因此开发一种能同时实现nps粒径分布、粒径占比、浓度信息的方法十分必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，是一种基于荧光光谱仪的nps分析检测新方法，能够在原位且无需任何前处理的前提下实现微球的定量检测，借助简单的数学分析方法结合光谱分析，实现不同粒径ps样品的分布与占比检测，解决了上述背景技术中的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，包括如下步骤：

3、(1)配制工作样：取已知粒径的ps微球标样溶液超声分散，稀释得到不同浓度梯度的工作样；

4、(2)定量检测：构建不同粒径工作样、待测样品的散射光强度与浓度的线性模型，通过荧光光谱仪检测待测样品的散射光强度，根据线性模型进行定量分析；

5、(3)粒径分布检测：利用工作样配制不同比例的ps微球混合液，计算不同比例混合液的理论散射光强度；在相同浓度下与待测样品的散射光强度进行相关性分析；通过计算相关性系数0.7-1.0范围内的ps微球浓度百分比，得到待测样品中粒径大小分布情况；所述不同混合粒径比例的理论散射光强度计算公式如下：

6、w＝i粒径1·ω粒径1+i粒径2·ω粒径2+i粒径3·ω粒径3+┈

7、其中，w：理论散射光强度；ω粒径x：粒径x在混合液中所占百分比浓度；i粒径x：粒径x在所占百分比浓度下的散射光强度；x表示序号；ω粒径1+ω粒径2+ω粒径3+┈＝1。

8、优选地，还包括：

9、(4)加和性验证：将计算得到的理论散射光强度与实际所测散射光强相比，验证不同粒径混合后，在相同浓度下其散射光强度存在加和性。

10、优选地，还包括：

11、(5)光谱复原：根据不同粒径ps微球浓度百分比配制溶液实现光谱的复原。

12、优选地，步骤(1)中，ps纳米塑料粒径选择为25nm、50nm、200nm、300nm、500nm、600nm和1μm，溶剂为milli-q，稀释浓度分别为1×10-3g/l，1×10-4g/l，1×10-5g/l，1×10-6g/l。

13、优选地，步骤(2)中，荧光光谱仪条件为同步波长差δλ＝0，激发发射狭缝为2nm，扫描间隔为0.1s，扫描伏压为1v，收集波段为250nm-700nm。

14、优选地，步骤(2)中，选取335nm处散射光强度与浓度对应关系定量，定量检出限为4μg/l。

15、优选地，步骤(3)中，选择2-3种粒径的工作样配置形成ps微球混合液，记录混合比例，对ps微球混合液以及与其同浓度的单一粒径工作样的光谱进行相关性分析，对粒径关系进行验证。

16、优选地，步骤(3)中的相关性分析采用origin软件里自带的相关性分析。两个光谱相关性越高，分析的相关性系数在数值上会越接近于1。优选地，步骤(3)中，采用测得的散射光强度与理论散射光强度之间的差值和理论散射光强度之比表示偏差，数值范围0.7％-17.2％。

17、优选地，步骤(3)中，选择250nm-430nm之间不同波段的散射光强度，联立方程得各粒径ps样品的浓度百分比。

18、优选地，步骤(3)中，通过选取不同发射波段下的散射光强度来联立方程，通过解方程来获取。例如通过坎德尔相关系数进行待测光谱与已经标样光谱进行坎德尔相关性检测，相关性越高说明两个光谱相似程度越高。然后从相关性高的标样光谱里选取例如300nm、335nm和370nm处的散射光强度分别为a、b和c，然后列出方程ax+by+cz＝待测光谱的强度；接着选取三个点，再建立方程，解出来x、y和z的数值就是各粒径ps样品的浓度百分比。

19、本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

20、1.本发明方法检测各种粒径ps微球均无需任何前处理手段，具有原位快速的优势；

21、2.本发明方法能同时实现ps微球的定量检测、粒径分布与占比分析且定量检测结果相较于现有检测手段具有明显的优势，多模态的粒径分析结果相较于dls单模态检测结果准确性明显上升；

22、3.本发明可在常见荧光光谱仪上操作实现，采用的仪器具有普适性。

技术特征：

1.一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：还包括：

3.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：还包括：

4.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：步骤(1)中，ps纳米塑料粒径选择为25nm、50nm、200nm、300nm、500nm、600nm和1μm，溶剂为milli-q，稀释浓度分别为1×10-3g/l，1×10-4g/l，1×10-5g/l，1×10-6g/l。

5.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：步骤(2)中，荧光光谱仪条件为同步波长差δλ＝0，激发发射狭缝为2nm，扫描间隔为0.1s，扫描伏压为1v，收集波段为250nm-700nm。

6.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：步骤(2)中，选取335nm处散射光强度与浓度对应关系定量，定量检出限为4μg/l。

7.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：步骤(3)中，选择2-3种粒径的工作样配置形成ps微球混合液，记录混合比例，对ps微球混合液以及与其同浓度的单一粒径工作样的光谱进行相关性分析。

8.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：步骤(3)中，采用测得的散射光强度与理论散射光强度之间的差值和理论散射光强度之比表示偏差，数值范围0.7％-17.2％。

9.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，其特征在于：步骤(3)中，选择250nm-430nm之间不同波段的散射光强度，联立方程得各粒径ps样品的浓度百分比。

技术总结本发明公开了一种聚苯乙烯纳米塑料定量检测与粒径分布的分析方法，包括如下步骤：配制工作样；通过荧光光谱仪，在Δλ＝0的同步光谱条件下获取工作样的浓度与散射光强度线性模型，实现定量检测；利用粒径混合后的光谱与同浓度下单一粒径光谱的相似性来确定样品中粒径大小，利用粒径混合后光散射光强度具有加和性，选择不同波段的散射光强度，联立方程得各粒径PS样品的浓度百分比，进而实现光谱复原。该方法简单方便，无需任何前处理即可同时实现PS纳米塑料的定量检测(检测限4μg/L)和不同粒径分布占比的同时测定，具有很好的实用性与可重复性，可为实验室模拟实验提供可靠的检测。技术研发人员：牟磊,万永杰,雷冰漫,陈西雪,朱亚先,张勇受保护的技术使用者：厦门大学技术研发日：技术公布日：2024/12/12