【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水体中氟离子的检测，特别是指一种基于智能手机的水体中氟离子检测方法。
技术介绍
1、氟是人体必需的微量元素之一，不仅能够促进骨组织的形成而且对牙齿的健康具有有益的作用。但过量摄入氟化物，则会引发如氟斑牙、氟骨症等氟中毒疾病，严重甚至会导致脑功能损伤、生殖系统功能障碍等。为预防这些疾病，世界卫生组织将饮用水中氟离子的浓度限值规定为1.5mg/l（78.9μm）。目前，在自然界中，氟石、氧氟石、冰晶石等富含氟元素岩石的溶解，使得地下水可能含有高浓度氟离子而被污染；而在人类活动中，如金属加工、化肥和玻璃制造业等产生的废水排放到地表水，也将导致地表水和地下水中氟离子浓度增加。因此，检测水体中氟离子的浓度水平一直备受关注。
2、目前，各种仪器和技术用于水体中氟离子的检测，包括离子色谱法、离子选择电极、表面增强拉曼散射、化学发光法、质谱法、比色法和荧光法等。这些方法中比色和荧光方法研究颇多，已发展较为成熟，但其大多数的传感器仅能在实验室中应用，不适用于现场检测和缺乏实验环境的地方。而对于一些水质勘察和水体污染事件发生往往需要现场快速测定水体中氟离子的具体浓度，因此，开发一种现场检测氟离子的便携式设备用于水体中氟离子的检测和监控，将成为新的目标和发展方向。
3、现有技术中，基于智能手机的便携式设备已有发展，例如cn2022201458801公开了一种基于智能手机拍照功能的便携式样品溶液比色分析装置，保证拍摄环境背景稳定，拍摄角度恒定，减少由于拍摄角度不同带来的误差。但是，该专利中光源为led灯，通过otg
4、cn201810510382.0公开了一种基于智能手机的水中氟离子比色传感器及其应用。它包括单色led光源、散光板、样品池、透镜和手机，该专利技术中单色led光源波长为560～580nm，但为实现测试现场使用，一般光源要求可充电。
5、专利技术人发现光源作为该智能手机辅助便携式检测装置的核心之一，其稳定性直接决定了检测系统的性能优劣。而可充电式光源由于不需要一直连接电源持续供电，使得在实际应用中，可以摆脱环境的束缚，实现现场随时使用。但可充电式光源，其输出功率往往会随着电池使用时长而发生波动，导致光源稳定性变差，直接影响到检测结果。如图1所示，以市售可充电式激光笔作为光源，专利技术人发现，在激光笔使用的30 mi n时间内，激光功率并不是稳定输出而是起伏波动，当使用超过30 min后电池耗尽，激光功率迅速降低，会直接影响测试结果。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种基于智能手机的水体中氟离子检测方法，本专利技术以待测液体和固定浓度的样品作为对比，利用智能手机作为拍摄和识别rgb值，从而得到待测液体和固定浓度的样品g比值，构建不同浓度氟离子与g比值的线性关系，解决了现有技术中可充电式光源不稳定导致测试结果偏差的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种基于智能手机的便携式检测设备，包括分束镜、反射镜、比色皿、盖子、空心筒、锥形筒盖子、智能手机固定槽、手机摄像头拍摄孔、激光笔固定筒和检测盒；
4、所述检测盒中设置有隔板，用于将所述检测盒分隔成光镜区和样品区；所述隔板上设置有透光孔，所述透光孔包括第一透光孔和第二透光孔；
5、所述光镜区用于放置所述分束镜和反射镜，并利用所述盖子使光镜区成为暗室；所述样品区用于放置比色皿，并利用所述锥形筒盖子使样品区成为暗室，所述比色皿包括第一比色皿和第二比色皿；
6、所述光镜区中，检测盒的侧壁上设置有入射孔，所述激光笔固定筒用于将激光笔固定在所述检测盒的侧壁上，所述激光笔发出的激光通过入射孔照射至所述分束镜上，所述分束镜用于将激光分成功率差别不大且相互垂直的两束激光；其中一束激光通过所述第一透光孔照射至第一比色皿上，另一束激光照射至所述反射镜上，并通过反射镜反射后透过第二透光孔照射至第二比色皿上；
7、所述锥形筒盖子的顶部固定连通所述空心筒，所述空心筒中间设置有滤光片，所述空心筒的顶部固定有所述智能手机固定槽，所述智能手机固定槽与所述空心筒连接位置设置手机摄像头拍摄孔，可利用智能手机通过所述手机摄像头拍摄孔拍摄样品区照片。
8、优选的，所述激光笔固定筒下方设置有支撑架，用于支撑所述激光笔固定筒；
9、所述检测盒的底部设置有两个定位柱，分别为第一定位柱和第二定位柱，所述定位柱顶部设有螺纹；所述分束镜通过分束镜光学调整镜架固定，所述反射镜通过反射镜光学调整镜架固定，所述分束镜光学调整镜架和反射镜光学调整镜架底部设置内螺纹，所述分束镜光学调整镜架和反射镜光学调整镜架分别固定在所述第一定位柱和第二定位柱上；
10、所述检测盒的底部设置有两个样品槽，分别为第一样品槽和第二样品槽，所述第一样品槽用于固定第一比色皿，所述第二样品槽用于固定第二比色皿。
11、另一方面，本专利技术还提供一种基于智能手机的水体中氟离子检测方法，包括：
12、步骤1：以 alcl3·6h2o和2-氨基对苯二甲酸为原料制备mof材料，并将荧光试剂封装在mof中，得到荧光新材料mr；
13、步骤2：将mr配制成溶液，与氟离子溶液按照设定比例混合形成混合液，并孵育；
14、步骤3：将上述孵育后混合液放入上述便携式检测设备中，并以荧光试剂作为参比；打开激光笔，然后利用智能手机拍摄经过样品区的照片；
15、步骤4：将拍摄照片截取有效激发区域，并分别得到样品溶液和参比溶液对应区域的rgb数值中的g值；然后计算样品溶液的g值与参比溶液的g值的比值，记为g比值；
16、依次拍摄装有不同浓度的氟离子混合液照片，进行截取各自有效区域识别对应的rgb数值中的g值，计算g比值，并以氟离子浓度为横坐标，以g比值为纵坐标，建立标准工作曲线；
17、步骤5：将待测水样经预处理后，依据上述步骤s2-s4类推，测定出对应的g比值，结合标准工作曲线换算出待测水样的氟离子浓度。
18、进一步的，所述步骤1具体为：
19、（11）将alcl3·6h2o、2-氨基对苯二甲酸和dmf加入烧杯中超声混合均匀后加入到反应釜中，在烘箱中130°下加热72h；待加热结束后，通过离心分离黄色产物，通过洗涤、干燥、研磨得到黄色粉末（mof）；
20、（12）将罗丹明b（rhb）和mof置于无水乙醇中，超声混合均匀，将混合物置于恒温振荡箱中，搅拌混合物12h以上；待振荡结束后，通过离心、洗涤，直至上清液测定荧光强度不再发生变化为止；最后将产物干燥得到淡红色粉末mof@rhb（mr）。
21、进一步的，所述步骤2具体为：
22、将mr超声均匀分散在超纯水中，得到mr浓度为0.15-0.3mg/ml；将3ml的氟离子溶液和200μl mr溶液混合，并转移至水浴锅中水浴70℃下孵育10mn；待孵育结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于智能手机的水体中氟离子检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3中，激光笔发射的激光波长为500-550nm。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3中，所述荧光试剂为RhB，浓度为10-50nM。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述步骤4中，图片以Matlab软件处理，得到有效激发区域的G值；所述有效激发区域为比色皿中激光光束照射穿过溶液形成的光柱区域。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤5具体为：采集待测水样，经过0.45μm孔径滤膜针筒过滤，然后加入过量HCl去除水中碳酸根离子，而后加入NaOH调节pH至中性。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3中，便携式检测设备包括分束镜、反射镜、比色皿、盖子、空心筒、锥形筒盖子、智能手机固定槽、
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述激光笔固定筒下方设置有支撑架，用于支撑所述激光笔固定筒；
...【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的水体中氟离子检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3中，激光笔发射的激光波长为500-550nm。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3中，所述荧光试剂为rhb，浓度为10-50nm。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述步骤4中，图片以matlab软件处理，得到有效激发区域的g值；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：范美坤，王重治，翁子炀，文玲，龚正君，王晨，胡张梅，王雪擎，段苇蔓，
申请(专利权)人：生态环境部卫星环境应用中心，
类型：发明
国别省市：
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