王源豫, 张瑞华, 张 强, 曹成喜, 樊柳荫, 刘伟文*

(1. 上海交通大学电子信息与电气工程学院, 上海 200240; 2. 上海交通大学学生创新中心, 上海 200240)

季铵盐(QAs)作为一种阳离子表面活性剂[1],是洗涤剂[2]、化妆品[3]和建筑材料防腐剂[4]中的重要化工原料,同时作为常见消毒剂的主要成分被广泛应用[5-7]。这类QAs消毒剂的效能主要受浓度、接触时间和pH值等环境因素的影响。若QAs消毒剂浓度无法达到要求,则会大大降低消毒效果;同时,QAs消毒剂具有较强的毒性,对其过量使用又会威胁到人体健康。因此,现场检测QAs消毒剂具有重要意义。

常见的实验室检测QAs含量的方法有紫外分光光度法[8]、高效液相色谱法[9]、月桂基硫酸钠滴定法[10]和毛细管电泳法(CE)[11]。这几种方法具有精密度高、检出限(LOD)低、检测速度快等优点,然而都需要在特定的实验室环境中进行,不易做到便携式和现场检测。CE与电容耦合非接触式电导检测(CE-C4D)样品消耗少,LOD低,灵敏度高,检测速度快,为CE的便携式设计带来了新的思路[12-14]。

为了实现CE-C4D便携化,众多研究者做了相关研究[15]。2001年,Kappes等[16]首次提出了一款便携式CE-C4D装置,其尺寸为34 cm×17.5 cm×17.5 cm,重7.5 kg。Mai等[17]于2013年发展了一种便携CE-C4D检测装置,该装置放置在一个45 cm×35 cm×15 cm的手提箱中,总重8 kg。2014年,Nguyen等[18]研制了一款便携式CE-C4D装置,其尺寸为40 cm×28 cm×21 cm,重6 kg。次年,Gregus等[19]设计了一种基于C4D的CE装置,其尺寸为20 cm×33 cm×17 cm,重量不足5 kg。2021年,Graf等[20]提出了一种基于电容数字转换技术的CE-C4D原理样机,但没有报道装置的尺寸和重量。虽然近年来报道的便携式CE-C4D装置无论是在体积还是重量上,其便携性都有很大改善,但它们都采用计算机或平板电脑进行数据处理和分析,因此在便携化上仍然存在明显不足。……