一种基于pH调控与比色分析的盐水中铜离子浓度检测方法与流程

本技术涉及重金属离子检测，尤其涉及一种基于ph调控与比色分析的盐水中铜离子浓度检测方法。

背景技术：

1、化工生产过程中，盐水常被用作原料、冷却介质或反应介质。cu2+的存在可能对盐水质量、生产工艺及最终产品产生多方面的影响，引发设备腐蚀，cu2+具有氧化性，在盐水（高导电环境）中易与金属（如钢铁、铝）形成微电池，加速金属设备的点蚀或缝隙腐蚀。同时会导致盐水纯度下降，电解盐水时，cu2+会在阴极还原生成铜单质，污染烧碱和氯气产品。cu2+可能吸附在盐晶体表面，导致工业盐产品色泽异常（泛蓝或泛绿）或纯度不达标。cu2+在盐水中可能催化氧化反应或分解反应，促进氯酸盐的生成，影响电解工艺稳定性。盐水中铜离子的存在会显著降低盐水质量，引发设备腐蚀、产品污染和环保风险。

2、目前行业内主流的检测方法分为两类，一类为大型仪器检测，如原子吸收光谱法(aas)、电感耦合等离子体光谱分析法(icp)等，虽然其检测精度高，但设备昂贵、维护成本高、无法实现在线实时监测，且高盐基质极易造成仪器管路堵塞；另一类为比色法，通常基于特定的化学反应，反应生成的化合物在特定波长下具有吸收光谱，通过测量该波长下的吸光度可以确定铜离子的浓度。比色法测定铜离子时，首先需要选择合适的显色剂，常用的显色剂包括二硫腙、二苯碳酰二肼等。这些显色剂可以与铜离子反应生成特定颜色的化合物，在实验中，可以通过调整显色剂的浓度以及反应条件，使生成的化合物颜色达到最佳状态，然而，这种方法也存在一定的局限性，如显色剂的选择和反应条件的优化对实验结果影响较大，需要对实验条件进行精确控制。

3、cn117990686a公开了一种铜离子检测试纸及其应用。该方法选用硝酸纤维素膜负载藻红蛋白制备得到的penc铜离子检测试纸，合成方法简单、成本相对较低；该试纸只需对操作人员进行小型便携式分光色度仪的培训即可使用测量；藻红蛋白在成功负载到硝酸纤维膜上后对铜离子的特异性高，经过特异性测试后发现其他金属离子无法使其产生明显色差，但该方法未考虑到盐水中高浓度氯化钠和其他盐分、ph值对测试带来的干扰。

4、综上，现有铜离子检测技术普遍存在高盐基质抗干扰能力弱、低浓度检测误差大、依赖有毒显色试剂、无法兼顾低成本与高准确度的技术缺陷，无法适配高氯工业盐水体系中铜离子的快速、快速检测需求。因此，开发一种无需外源显色剂、可有效抵消高盐基体干扰、检测精度高、操作简便、适配工业盐水工况的铜离子检测方法，是目前本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术通过差异化ph缓冲体系结合双体系吸光度差值校正的检测方案，有效消除单一酸碱度检测体系下的基线误差，大幅提升高盐盐水体系中铜离子检测的快速度、稳定性与适用性，实现铜离子的快速定量检测。

2、为达此目的，本技术采用以下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种基于ph调控与比色分析的盐水中铜离子浓度检测方法，包括如下步骤：

4、（1）分别独立地将待测盐水加入酸性缓冲液和碱性缓冲液，得到酸性待测液和碱性待测液，分别进行吸光度检测，得到酸性吸光度a酸和碱性吸光度a碱；

5、（2）以吸光度差值a为有效响应值，带入标准工作曲线，计算得到待测盐水的铜离子浓度；其中，a=a酸－a碱。

6、本技术所述标准工作曲线为不同标准浓度铜离子溶液的铜离子浓度与吸光度差值a的变化曲线，采用如下方法测定：采用硫酸铜配制cu2+10mg/l的铜离子标准水溶液，分别独立地采用酸性缓冲液和碱性缓冲液定容，得到0ug/l、100ug/l、200ug/l、300ug/l、400ug/l和500ug/l的酸性铜标准待测溶液以及碱性铜标准待测溶液，分别测定不同铜离子浓度下的酸性吸光度a酸和碱性吸光度a碱，以吸光度差值a为有效响应值，铜离子浓度为横坐标，吸光度差值为纵坐标绘图得到所述标准工作曲线。

7、本技术通过构建酸性、碱性两种差异化ph缓冲测试体系，分别采集对应体系下的吸光度数据，以酸碱吸光度差值作为定量检测的有效响应值，通过差值运算抵消干扰，解决了单一ph比色检测在高盐体系中检测结果偏差大的技术问题，实现了高氯盐水体系中铜离子浓度的快速、稳定定量检测，大幅提升检测结果的可靠性。

8、在本技术的一些技术方案中，所述待测盐水的氯化钠浓度为290~320g/l，例如可以是290g/l、300g/l、310g/l或320g/l等。

9、在本技术的一些技术方案中，所述待测盐水包括工业盐水，所述工业盐水中包括：ca2+：0.8~3.0mg/l、mg2+ ：0.1~0.5mg/l、cu2+：10~500mg/l、sr2+：0.1~0.5mg/l、ba2+ ：0.5~1.0mg/l、氯化钠：290~320g/l、clo3-：0.8~1.5g/l、so42-：3~6g/l。

10、在本技术的一些技术方案中，所述酸性缓冲液的ph值为3.0~4.0，例如可以是3.0、3.2、3.5、3.8或4.0等。

11、和/或，所述酸性缓冲液包括：无水乙酸钠、冰乙酸、氯化钠和超纯水。

12、在本技术的一些技术方案中，所述酸性缓冲液的总缓冲浓度为2.0~4.5mol/l，例如可以是2.0mol/l、2.8mol/l、3.6mol/l或4.5mol/l等，冰乙酸浓度为1.8~4.3mol/l，例如可以是1.8mol/l、2.4mol/l、3.6mol/l或4.3mol/l等。

13、和/或，所述酸性待测液的ph值为3.0~4.0，例如可以是3.0、3.2、3.5、3.8或4.0等。

14、在本技术的一些技术方案中，所述酸性缓冲液的氯化钠浓度与待测盐水的氯化钠浓度匹配。

15、在本技术的一些技术方案中，所述碱性缓冲液的ph值为7.8~8.6，例如可以是7.8、8.0、8.2、8.4或8.6等。

16、和/或，所述碱性缓冲液包括：硼酸、十水合硼砂、氯化钠和超纯水。

17、和/或，所述碱性缓冲液的总缓冲浓度为0.2~0.5mol/l，例如可以是0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l或0.5mol/l等。

18、和/或，所述碱性待测液的ph值为7.8~8.6，例如可以是7.8、8.0、8.2、8.4或8.6等。

19、在本技术的一些技术方案中，所述碱性缓冲液的氯化钠浓度与待测盐水的氯化钠浓度匹配。

20、在本技术的一些技术方案中，所述待测盐水的氯化钠浓度为范围数值时，所述酸性缓冲液和碱性缓冲液的氯化钠浓度位于所述范围数值中位值的±10%以内，所述待测盐水的氯化钠浓度为已知固定数值时，所述酸性缓冲液和碱性缓冲液的氯化钠浓度与待测盐水的氯化钠浓度相同。

21、在本技术的一些技术方案中，所述待测盐水的铜离子浓度为0~500μg/l，例如可以是0μg/l、100μg/l、200μg/l、300μg/l、400μg/l或500μg/l等。

22、本技术所述盐水中铜离子浓度检测方法中，当待测盐水中铜离子浓度大于500μg/l时，分别采用酸性缓冲液和碱性缓冲液将待测盐水进行同等倍数的稀释，稀释倍数可根据待测盐水中铜离子浓度进行选择优化，以确保稀释后样品中的铜离子浓度降低至500μg/l以下。

23、在本技术的一些技术方案中，所述吸光度检测的测试波长为270nm。

24、在本技术的一些技术方案中，所述标准工作曲线的r2≥0.999。

25、在本技术的一些技术方案中，对同一待测盐水样品进行6次平行测定，6次平行测定的平均值与本领域常用碘量法或icp法测试结果的相对偏差＜6%。

26、在本技术的一些技术方案中，对同一待测盐水样品进行6次平行测定，6次平行测定的相对标准偏差＜1%。

27、其中，相对标准偏差=，s=，为多次平行测定铜离子浓度的平均值，xi为单次测定值，n为测定次数。

28、与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：

29、（1）本技术采用酸碱双缓冲体系吸光度差值校正，大幅提升高氯复杂盐水体系中微量铜离子检测的准确度与重复性，可实现低浓度铜离子的快速定量检测。

30、（2）本技术检测流程简洁规范，无需复杂预处理和昂贵检测设备。可适配不同浓度、不同常规氯化钠浓度的工业待测盐水检测场景，检测门槛低、实操性强，兼顾检测便捷性与通用适配性。