基于离子液体微富集和荧光分子探针技术的痕量汞离子微流控检测方法研究

According to the anxious demand for detection method with low detection limit and high selectivity for toxic mercury in water environment, an on-line monitoring method with high sensitivity integrating salt induced ionic liquid dispersive liquid-liquid preconcentration and fluorescence detection was investigated. Firstly, an efficient preconcentration method with high selectivity towards mercury based on salt induced ionic liquid dispersive liquid-liquid microextraction was investigated to improve the controllability of the traditional extraction process. A novel on-line enrichment method was also obtained based on an automatic filter separation technology for collecting the dispersed ionic liquid droplets. Secondly, the surface and interface characteristic of the ionic liquid droplets and fluorescence probe were investigated to improve the response signal and selectivity of the fluorescence detection. Finally, a highly sensitive method was obtained based on a multi-layer microfluidic chip which can carry out both on-line preconcentration and fluorescence detection for trace mercury in water samples. The microfluidic chip fabricated by three-dimensional micro-fabrication technology can be employed to carry out accurate and on-line determination of trace mercury in water environment.

本项目面向水环境中痕量剧毒污染物汞的高灵敏度现场在线检测需求，提出一种基于离子液体分散液相微富集与荧光原位检测技术联用的高灵敏汞离子微流控检测新方法，该方法具有原创性，未见国内外报道。本项目通过研究离子液体对汞离子的吸附和解离机制，获得一种可控性强、选择性高的痕量汞离子微富集方法；通过研究多相体系中离子液体微液滴与荧光基团的微观作用机制与反应原理，获得一种高灵敏度汞离子荧光原位检测方法；通过研究三维复合微加工技术，研制一种新型的、可实现痕量汞离子在线富集与原位检测一体化的层叠式微流控芯片，为水环境中痕量汞离子的高灵敏检测提供一种崭新的方法和途径。

水体中的汞离子污染物具有高毒性、易积累、难降解的特点，其含量一旦超标对人体健康和生态环境均有重大危害。本项目面向环境监测重大需求，针对现有检测方法存在的设备笨重、价格高昂、实时性差等问题，研究基于离子液体分散液相微富集与荧光原位检测技术联用的高灵敏汞离子微流控检测新方法，提出分离富集与荧光法联用的痕量汞检测技术。基于离子液体对汞离子的吸附和解离机制，获得一种可控性强、选择性高的痕量汞离子微富集方法；基于多相体系中离子液体微液滴与荧光基团的微观作用机制与反应原理，获得一种高灵敏度汞离子荧光原位检测方法为水环境中痕量汞离子的高灵敏检测提供一种崭新的方法和途径。主要成果如下：. 1）基于离子液体微萃取的汞离子选择性富集技术. 以离子液体作为萃取剂实现对水溶液中汞离子的选择性富集，实现了基于N-辛基吡啶四氟硼酸[OPy][BF4]离子液体选择性富集，对汞离子的富集倍数可高达252.5倍。. 2）有机溶剂环境中汞离子的电化学检测技术. 以离子液体辛基吡啶四氟硼酸作为汞的富集材料，采用盐控分散液相微萃取方法对汞离子进行选择性富集，以乙腈溶液作为稀释萃取相，最后在有机混合液中进行汞离子的溶出伏安检测。实验结果表明， [OPy][BF4]离子液体作为选择性富集材料能够兼顾富集倍数和稀释后的电化学可检测性，对汞离子选择性富集可达16.9倍，检测下限可达0.05μg/L。. 3）基于离子液体富集与荧光检测联用的汞离子检测方法. 基于离子液体液相微萃取和荧光检测联用的方法，采用温控分散液相微萃取技术对水样中汞离子进行选择性预富集和检测。将氯化汞溶于[OPy][BF4]中等效于萃取汞离子的[OPy][BF4]，以聚集诱导发光分子四苯基乙烯为供体，以罗丹明衍生物为能量受体，对水样中的汞离子进行检测时，对汞离子检测下限为34.2ng/L，可以达到国家水质检测标准中I类水检测要求。. 项目执行过程中发表论文12篇（其中SCI论文6篇，EI论文4篇）。申请发明专利1项。