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的復(fù)合黏土的制備及其變色法檢測水體生物毒性的方法

文檔序號:8379280閱讀:623來源:國知局
的復(fù)合黏土的制備及其變色法檢測水體生物毒性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水體生物毒性檢測技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種復(fù)合黏土的制備及變色法檢測水體生物毒性的方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近代工業(yè)的發(fā)展,日益增多的環(huán)境污染給水生態(tài)系統(tǒng)造成了很大的沖擊,對其進(jìn)行毒性檢測已經(jīng)成為評價水環(huán)境質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。目前,用于污染物毒性測試的方法主要有理化方法和生物學(xué)方法。傳統(tǒng)理化方法可以精確定量分析某一種或某一類污染物的種類和含量;但這些方法不能直接、全面地反映有毒物質(zhì)對環(huán)境的綜合影響。生物學(xué)方法是通過檢測毒性物質(zhì)對生物生理行為的改變,進(jìn)而反映水體毒性大小,其能較全面地反映廢水中復(fù)合污染物的聯(lián)合毒性作用,并能充分了解各種環(huán)境因子(如pH值、溫度、溶解度等)對污染物毒性效應(yīng)的具體影響,有很大的優(yōu)勢。因此,在水污染研究中,作為常規(guī)理化方法的有效補充,使用生物學(xué)方法進(jìn)行生物毒性檢測已經(jīng)成為監(jiān)測和評價水體環(huán)境質(zhì)量的重要手段之一。
[0003]微生物實驗本身具有實驗周期短、對環(huán)境變化靈敏、成本低廉等特點,其特別適合用來進(jìn)行生物毒性檢測。目前應(yīng)用最廣泛的微生物實驗是,作為國標(biāo)方法的發(fā)光細(xì)菌法檢測生物毒性,通過檢測有毒物質(zhì)對發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強度的抑制效果來反應(yīng)水體毒性大小,該方法較成熟,市場上也有一系列的相關(guān)儀器問世;但其檢測易于被水體本身的濁度影響,并且儀器成本較高。此外,還有通過微生物生化需氧量來判斷污染的程度;但生物需氧量通常需要將水樣充滿完全密閉的溶解氧瓶中,在20°C的暗處培養(yǎng)5天,這樣會使得生物毒性的檢測滯后,人們不能及時對疑似毒性水體進(jìn)行控制。
[0004]而變色傳感器,由于其本身的響應(yīng)信號肉眼可見,所需檢測儀器簡單,檢測成本低廉,被廣泛應(yīng)用在檢測領(lǐng)域。但在生物毒性檢測領(lǐng)域,變色傳感器的應(yīng)用還比較少。氨基黏土具有較好的水溶性,優(yōu)良的生物兼容性,能緊密包覆生物分子等特點。本文合成了一種新穎的復(fù)合黏土,并將其應(yīng)用在生物毒性檢測體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題提供一種含有Fe3+的黏土。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供了一種復(fù)合黏土,這種新穎的復(fù)合黏土可同時固定Fe3+和鐵氰化鉀,制備方法簡單,且具有優(yōu)良的生物兼容性。
[0007]本發(fā)明所要解決的第三個技術(shù)問題是一種變色法檢測水體生物毒性的方法
[0008]為解決上述第一個技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種含有Fe3+的黏土,該黏土由下述方法制得:將Fe3+鹽溶于無水乙醇中;再向Fe3+鹽的乙醇溶液中逐滴加入氨基硅烷偶聯(lián)劑,在20?80°C下攪拌乙醇溶液4?40h ;將攪拌后的乙醇溶液進(jìn)行離心得到沉淀,將沉淀清洗2?3次后干燥,得到含有Fe3+的黏土。
[0009]優(yōu)選地,所述含F(xiàn)e3+鹽選自氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵;所述Fe3+鹽溶于乙醇后摩爾濃度為 0.01 ?1.0moI/L.
[0010]優(yōu)選地,所述氨基硅烷偶聯(lián)劑選自氨丙基三甲氧基硅烷(APTM0S)、氨丙基三乙氧基硅烷(APTEOS)或Ν-(β -氨乙基)-γ -氨丙基三甲氧基硅烷;所述氨基硅烷偶聯(lián)劑在乙醇溶液中的摩爾濃度為0.01?1.0mol/L ;優(yōu)選的,所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為氨丙基三甲氧基硅烷(APTMOS)。
[0011]為解決上述第二個技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種復(fù)合粘土,該復(fù)合黏土由下述方法制得:將制得的含F(xiàn)e3+的黏土分散在水中得到含F(xiàn)e3+的黏土分散液;再向含F(xiàn)e3+的黏土分散液中逐滴加入鐵氰化鉀溶液;得到混合溶液,將所得混合溶液放在暗室靜置6?60h ;然后將混合溶液進(jìn)行離心得到沉淀,漿沉淀清洗2?3次干燥,得到復(fù)合黏土。
[0012]優(yōu)選地,所述含F(xiàn)e3+的黏土分散液的質(zhì)量濃度為:0.001g/ml?0.lg/ml ;所述混合溶液中鐵氰化鉀的摩爾分?jǐn)?shù)為0.1?0.001mol/L。
[0013]本發(fā)明所要解決的第三個技術(shù)問題是提供用含F(xiàn)e3+的復(fù)合黏土變色法檢測水體生物毒性的方法,該方法包括如下步驟:
[0014](I)取復(fù)合黏土,分散于水溶液中,得到復(fù)合黏土分散液;
[0015](2)培養(yǎng)微生物菌液;
[0016](3)取步驟(I)中制得的復(fù)合黏土分散液,步驟(2)培養(yǎng)的微生物菌液和營養(yǎng)物質(zhì)水溶液混合,向混合溶液中加入待檢測物質(zhì),在37°C下進(jìn)行培養(yǎng),觀測結(jié)果。
[0017]優(yōu)選地,步驟(I)所述復(fù)合黏土分散液指復(fù)合黏土分散于水中后,得到的質(zhì)量濃度為0.001g/ml?0.lg/ml的分散液
[0018]優(yōu)選地,步驟(2)所述微生物菌液選自大腸桿菌菌液、酵母菌菌液或大腸桿菌和酵母菌的混合菌液;所述混合菌液中大腸桿菌和酵母菌菌液按體積比例為1:4?4:1混合。
[0019]優(yōu)選地,步驟(3)所述復(fù)合黏土分散液與微生物菌液按體積比為1:3?3:1混合;
[0020]優(yōu)選地,步驟(3)所述營養(yǎng)物質(zhì)選自葡萄糖,果糖或半乳糖,所述營養(yǎng)物質(zhì)水溶液濃度為 0.01 ?0.lmol/Lo
[0021]本發(fā)明制備的含有Fe3+的黏土中Fe3+是通過共價鍵固定在黏土中;制備的復(fù)合黏土,同時含有Fe3+和鐵氰化鉀,其中鐵氰化鉀是通過靜電力固定在黏土中,從而本發(fā)明制備的復(fù)合黏土實現(xiàn)了 Fe3+和鐵氰化鉀的同時固定;本發(fā)明利用所制備的復(fù)合黏土與微生物之間的作用及由其引起的變色反應(yīng)來檢測水體毒性。其原理是微生物可以通過呼吸作用把黏土中的鐵氰化鉀還原成亞鐵氰化鉀,還原的亞鐵氰化鉀和黏土中的Fe3+發(fā)生反應(yīng),進(jìn)而產(chǎn)生變色反應(yīng)。當(dāng)水體中存在毒性物質(zhì)的時候,會抑制微生物的呼吸作用,進(jìn)而影響到變色反應(yīng)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1.本發(fā)明合成了一種新穎的復(fù)合黏土,這種黏土同時固定了 Fe3+和鐵氰化鉀,制備方法簡單,其本身具有優(yōu)良的生物兼容性。
[0024]2.本發(fā)明的復(fù)合黏土可以被微生物還原,從而產(chǎn)生變色反應(yīng)?;诖朔磻?yīng),實現(xiàn)了一種新穎的變色法監(jiān)測水體生物毒性的方法,變色信號肉眼可見,操作簡單,成本低廉。
[0025]3.本發(fā)明提供了一種變色法檢測水體生物毒性的方法,即把復(fù)合黏土應(yīng)用于生物毒性檢測領(lǐng)域,復(fù)合黏土同時固定了 Fe3+和鐵氰化鉀,避免了這兩種物質(zhì)分散于溶液中造成的材料的浪費及二次污染,同時簡化了操作步驟。
【附圖說明】
[0026]圖1a是實施例1復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)Omin的反應(yīng)圖;
[0027]圖1b是實施例1復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)120min后的反應(yīng)圖;
[0028]圖2a是實施例2毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)Omin的反應(yīng)圖;
[0029]圖2b是實施例2毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)120min后的反應(yīng)圖;
[0030]圖3a是實施例3毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)Omin的反應(yīng)圖;
[0031]圖3b是實施例3毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)120min后的反應(yīng)圖;
[0032]圖4a是實施例4毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)Omin的反應(yīng)圖;
[0033]圖4b是實施例4毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)120min后的反應(yīng)圖;
[0034]圖5a是實施例5毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)Omin的反應(yīng)圖;
[0035]圖5b是實施例5毒性物質(zhì)存在時,復(fù)合黏土與微生物菌液反應(yīng)120min后的反應(yīng)圖;
【具體實施方式】
[0036]為了更好的理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明,但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0037]實施例1:
[0038]1.含F(xiàn)e3+黏土的制備:
[0039]將FeCl3溶于無水乙醇中,溶液中Fe3+的摩爾濃度為0.04mol/L。然后逐滴加入氨丙基三甲氧基硅烷(APTM0S),加入溶液后的摩爾濃度為0.02mol/L。在30°C下攪拌4小時以上。對溶液進(jìn)行離心得到沉淀,然后清洗2?3次后,進(jìn)行干燥。
[0040]2.復(fù)合黏土的制備:
[0041]取制備的Fe3+的黏土,分散在水中,濃度為0.001g/ml,然后逐滴加入鐵氰化鉀溶液,加入后濃度為0.001mol/Lo得到的混合液放在暗室靜置6小時。然后對溶液進(jìn)行離心得到沉淀,清洗2?3次,進(jìn)行干燥。
[0042]3.復(fù)合黏土與微生物的反應(yīng):
[0043](I)復(fù)合黏土,分散于水中后的質(zhì)量濃度為:0.001g/ml
[0044](2)微生物菌液:以大腸桿菌(E.coli )為受試微生物,接種于液體培養(yǎng)基中。大腸桿菌液體培養(yǎng)基成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):0.3%牛肉膏,1%蛋白胨,0.5%氯化鈉。培養(yǎng)16小時,離心清洗得到濕菌體,分散在磷酸鹽緩沖液中,保存在4°C下;
[0045](3)取微生物菌液與黏土溶液,以體積比1:1的比例混合均勻,然后加入葡萄糖溶液作為營養(yǎng)物質(zhì),葡萄糖溶液的濃度為0.0lmol/L,作為樣品1,放在37°C下進(jìn)行培養(yǎng)。
[0046](4)作為對比實驗,取微生物菌液與黏土溶液,以體積比1:1的比例混合均勻,力口入與(3)中葡萄糖溶液等量的去離子水,作為樣品2,放在37°C下進(jìn)行培養(yǎng)。由圖1a可知反應(yīng)如,樣品I和樣品2都為土黃色;圖1b中樣品I為培養(yǎng)120min后,顏色變成深綠色;圖1b樣品2為加入去離子水但沒加入營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)120min后,顏色沒有發(fā)生變化。這表明微生物通過呼吸還原作用,可以使復(fù)合黏土發(fā)生變色反應(yīng)。
[0047]實施例2:
[0048]1.含F(xiàn)e3+黏土的制備:
[0049]將FeCl3溶于無水乙醇中,溶液中Fe3+的摩爾濃度為0.04mol/L。然后逐滴加入氨丙基三甲氧基硅烷(APTM0S),加入溶液后的摩爾濃度為0.02mol/L。在30°C下攪拌4小時以上。對溶液進(jìn)行離心得到沉淀,然后清洗2?3次后,進(jìn)行干燥。
[0050]2.復(fù)合黏土的制備:
[0051]取制備的Fe3+的黏土,分散在水中,濃度為0.001g/ml,然后逐滴加入鐵氰化鉀溶液,加入后濃度為0.001mol/Lo得到的混合液放在暗室靜置6小時。然后對溶液進(jìn)行離心得到沉淀,清洗2?3次,進(jìn)行干燥。
[0052]3.復(fù)合黏土與微生物的反應(yīng):
[0053](I)復(fù)合黏土,分散于水中后的質(zhì)量濃度為:0.001g/ml
[0054](2)微生物菌液:以大腸桿菌(E.coli)為受試微生物,接種于液體培養(yǎng)基中。大腸桿菌液體培養(yǎng)基成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):0.3%牛肉膏,1%蛋白胨,0.5%氯化鈉。培養(yǎng)16小時,離心清洗得到濕菌體,分散在磷酸鹽緩沖液中,保存在4°C下;
[0055](3)取微生物菌液與黏土溶液,以體積
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