水是生命之源。水污染不仅是全球疾病和死亡的首要风险因素之一,而且还使得全球范围内可利用的饮用水持续减少,正严重威胁着人类的生活。重金属离子和亚硝酸盐是水污染的重要来源,为了提高水污染防治能力,对水中离子的精准快速检测显得尤为重要。常见的水质检测方法主要有滴定法、原子荧光法、离子色谱法、紫外分光光度法、原子吸收分光光度法、气相色谱质谱联用法等,但是这些方法由于仪器操作复杂,价格昂贵,且检测过程耗时,在泛用性和便捷性方面受到了限制。纸质分析芯片是一种新兴的分析技术平台,因其成本低廉、操作简单、使用方便、检测快速等优势,已经广泛应用于疾病诊断、食品安全分析和环境监测等领域。本实验构建了一种微流控纸芯片装置用于检测水中Pb²⁺、Cr⁶⁺、Fe³⁺和NO₂^-离子,实现了四种离子的可视化分析。本研究所取得的结果如下:1、疏水化滤纸的制备及表征。本实验以硅酸四乙酯和氟代烷基二氧化硅两种硅烷化试剂为原料,合成疏水前体,对滤纸进行疏水化处理,成功制备了良好疏水性的滤纸（疏水角为143.8±0.5°）,并对疏水滤纸的稳定性做了测试,实验结果表明,改性后的滤纸可以在酸碱（p H为1～11）及常见有机溶剂（甲醇、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷）浸泡8 h后依旧保持疏水性。2、微流控纸芯片设计及芯片功能验证。本实验以喷墨打印,3D打印疏水印章,机械臂绘图三种方法成功制备了不同种类的折纸纸芯片,通过实验测试对比,最终选用机械臂绘图法绘制芯片结构,制得了性能优良的目标纸芯片。为了进一步说明这种方法制备的纸芯片可以用于后续实验,对所制的纸芯片进行了液体流动性测试,实验结果表明,液体可以从进样区按指定通道定向流动到分析区,从而实现多通道同时检测。3、微流控纸芯片用于四种离子可视化检测。本实验以商用化指示剂修饰的折纸纸芯片作为检测设备,对水中Pb²⁺、Cr⁶⁺、Fe³⁺和NO₂^-离子进行检测,实验结果表明,上述不同离子导致纸芯片对应区域发生明显的颜色变化。通过相机捕获显色区域并进行色度分析,在1～20 ppm浓度范围内构建了色彩强度值与NO₂^-浓度之间的定量分析标准曲线,检出限为0.4074 ppm。本实验所制备的纸芯片能够对NO₂^-进行定量分析,对Pb²⁺、Cr⁶⁺、Fe³⁺离子定性分析。最后对加标水样进行了分析测试,实现水中四种离子的可视化检测。