[发明专利]铁离子印迹硅胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种印迹硅胶，尤其是涉及一种以铁离子为模板，在硅胶表面制备对铁离子具有一定选择吸附性能的铁离子印迹硅胶的制备方法。

背景技术

铁是水中常见的物质，也是人体必需的微量元素，一般含量对人体健康并无影响。但对于含有较高铁质的地下水，可产生特殊的颜色、异味和浑浊、难以饮用([1]李媛，陈奇洲，欧国荣等，解放军预防医学杂志，2003，21(1)：30)。另外海洋中的铁对浮游植物的生长、初级生产力的水平有着十分重要的影响甚至成为了“限制性因子”([2]Martin J.H.，Fitzwater S.E.，Gordon M.，Global Biogeochem.Cycl.，1990，4：5)，最新的研究成果表明，近岸海水中的铁可能对浮游植物的种类组成起到决定性的作用，进而对包括氮、磷、硅在内的其他元素的生物地球化学行为产生深远的影响([3]Hutchins D.A.，Ditullio G.R.，Zhang Y.，et.al，LimnolOceaorg，1998，43(6)：103)。因此准确测定水样品中铁离子的含量具有重要意义。但一般水样中铁的含量极低，如海水中一般浓度为0.05～2.0nmol/L([4]Wu J.F.，Boyle E.A.，AnalyticaChimica Acta，1998，367：18.)，这超出了一般仪器的检测范围，同时样品中复杂的基底会严重干扰铁离子的测定，因此在进行仪器测定前，必须采用合适的手段对水样品进行预处理，以达到去除干扰和富集的目的。

目前，测定水中铁离子常用的前处理方法是离子交换法([5]郑建，魏俊富，赵孔银等，天津工业大学学报，2009，28(2)：5；[6]吕明，唐璐，冶金分析，2008，28(3)：75；[7]居红芳，理化检验-化学分册，2004，40(11)：660)，该方法利用阳离子交换树脂通过离子交换作用实现对铁离子的分离和富集，但其同样对其它离子具有富集作用，无法实现对铁离子的选择性富集。因此，必须发展新的富集材料，实现对铁离子的选择性富集。

发明内容

本发明旨在提供一种铁离子印迹硅胶的制备方法。

本发明的技术方案是以铁离子为模板，巯丙基三甲氧基或巯丙基三乙氧基硅烷为功能单体，以甲醇或乙醇为溶剂，利用分子印迹的制备技术在硅胶表面合成离子印迹聚合物层。所制备得到的铁离子印迹硅胶可对三价铁离子(Fe(III))进行选择性富集。

本发明的工艺路线为：

其中，Acid为酸。

本发明包括以下步骤：

1)硅胶的活化：将硅胶用酸溶液浸泡，再用水洗涤至中性，烘干得活化硅胶，待用；

2)制备铁离子印迹硅胶：将含铁离子的盐置于溶剂中，加热搅拌至固体溶解，得混合物，在混合物中加入巯丙基硅烷，加热搅拌回流，然后加入活化硅胶，继续加热搅拌回流，得铁离子印迹硅胶初产物；

3)铁离子印迹硅胶的后处理：将所得铁离子印迹硅胶初产物过滤，用溶剂洗涤至无杂质检出，然后用酸浸泡至无铁离子印迹硅胶检出，最后用水洗涤铁离子印迹硅胶至中性，烘干，得最后产物铁离子印迹硅胶。

在步骤1)中，所述硅胶的粒径最好为30～300目，所述酸可为盐酸、硫酸或硝酸等，所述酸溶液的摩尔浓度最好为1～10mol/L，硅胶与酸的用量最好为每克硅胶加5～20ml酸，所述浸泡的时间最好为0.5～10h，所述水最好用超纯水，所述烘干的温度最好为40～120℃。

在步骤2)中，所述含铁离子的盐可为氯化铁、硫酸铁或醋酸铁等，所述溶剂可采用甲醇或乙醇溶液，所述含铁离子的盐与溶剂的用量最好为每克含铁离子的盐加入20～50ml溶剂，所述加入巯丙基硅烷的量与含铁离子的盐的摩尔比最好为1∶(1～5)，所述加热搅拌回流的温度最好为60～80℃，加热搅拌回流的时间最好为0.5～5.0h，所述加入活化硅胶的用量最好为巯丙基硅烷的1～2倍，所述继续加热搅拌回流的时间最好为6～48h。

在步骤3)中，所述溶剂最好为甲醇或乙醇等，所述酸的摩尔浓度最好为0.5～5.0mol/L，所述酸最好为盐酸、硝酸或醋酸等，所述水最好用超纯水，所述烘干的温度最好为60～80℃，烘干的时间最好为1.0～12.0h。

本发明首次以巯丙基硅烷为功能单体，并利用分子印迹的合成技术制备铁离子为模板的离子印迹硅胶。制备过程简便、易操作，所制得的铁离子印迹硅胶对铁离子具有较高的吸附容量和一定的吸附选择性能，可将所合成的铁离子印迹硅胶装填成固相萃取小柱，应用于水样中铁离子的选择性萃取。

附图说明