文献解读 | 变废为宝，EMA502元素分析仪驱动水中重金属检测等创新技术研发！

意大利VELP公司

2024/09/19 12:17

在环境科学领域，清洁水源的监测与保护一直是研究的热点。随着工业化和城市化的快速发展，水体中重金属污染问题日益严峻，对人类健康、水生生态及环境可持续性构成了严重威胁。墨西拿大学Claudia Espro教授团队在《Environmental Science: Nano》（IF=5.8）上发表的一项研究中提出了一种创新的解决方案——利用啤酒业副产品啤酒渣（BB）合成碳纳米点（CNDs），并成功应用于水中重金属（Hg²⁺ 和 Pb²⁺）的高灵敏度荧光和电化学检测。本文将对这一研究进行详细解读，并特别关注EMA502 CNHS-O元素分析仪在其中的关键作用。

研究背景

清洁水是农业、海洋生态系统、人类健康及能源生产不可或缺的资源。重金属离子如汞、铜、镉、铅等，由于其高毒性和难以降解的特性，成为水体污染的主要来源之一。这些重金属离子可通过食物链累积，对人类健康造成长期危害。因此，开发高效、灵敏的重金属检测方法对于环境监测和公共健康保护至关重要。

研究方法

碳纳米点的合成：

本研究采用了一种简单而高效的合成方法，利用啤酒渣通过水热碳化过程制备了碳纳米点（CNDs）。啤酒渣作为啤酒工业的副产品，具有作为木质纤维素来源的诸多优势，如低成本、可再生及环境友好等。通过水热碳化处理，啤酒渣中的有机物质被转化为富含羟基和羧基功能团的碳纳米点，这些功能团不仅提高了CNDs的水溶性，还赋予了其优异的荧光性能。

表征方法：

为了全面了解CNDs的物理化学性质，研究团队采用了多种表征技术，包括透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、CHNS元素分析、动态光散射（DLS）以及zeta电位测量等。特别值得一提的是，EMA502 CNHS-O元素分析仪在CNDs的CHNS元素分析中发挥了关键作用，为CNDs的精确组成分析提供了可靠数据。

荧光与电化学检测：

基于CNDs的优异性能，研究团队进一步开发了高灵敏度的荧光和电化学探针，用于检测水中的Hg²⁺和Pb²⁺。荧光探针的检测限分别达到了11.3 nM（Hg²⁺）和78.8 nM（Pb²⁺），而电化学平台则实现了对这两种重金属离子的选择性和同时检测，检测限分别为124 ng/L（Hg²⁺）和551 ng/L（Pb²⁺），灵敏度高达11.4-34.1 μA nM⁻¹ cm⁻²。

研究亮点

可持续合成：利用啤酒渣这一可持续资源合成碳纳米点，实现了废物资源化利用，符合循环经济原则。
高级表征：采用EMA502 CNHS-O元素分析仪等先进仪器对CNDs进行全面表征，确保了数据的准确性和可靠性。
高灵敏度检测：开发的荧光和电化学探针均表现出极高的检测灵敏度，能够准确检测出水中微量重金属（Hg²⁺ 和 Pb²⁺）。
环境与健康：该研究为环境监测和公共健康保护提供了有力工具，有助于减少重金属污染对人类健康和水生生态的威胁。

本研究通过创新性地利用啤酒渣合成碳纳米点，并成功应用于水中重金属的高灵敏度检测，展示了废物资源化利用的巨大潜力。EMA502 CNHS-O元素分析仪在表征过程中的关键作用，进一步凸显了先进仪器在科学研究中的重要性。未来，随着纳米技术的不断发展，基于碳纳米点的环境监测技术有望得到更广泛的应用，为环境保护和公共健康事业做出更大贡献。

感谢 @Claudia Espro 教授和 @Viviana Bressi 博士以及墨西拿大学为本研究做出的重要贡献。

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参考文献：

Viviana Bressi,Consuelo Celesti,Angelo Ferlazzo,Thomas Len,Kaveh Moulaee,Giovanni Neri,Rafael Luque,Claudia Espro,et al. Waste-derived carbon nanodots for fluorimetric and simultaneous electrochemical detection of heavy metals in water[J].Environ.Sci.:Nano, 2024, 11, 1245–1258.https://doi.org/ 10.1039/d3en00639e

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