[发明专利]一种Cd(Ⅱ)印迹磁性材料的制备及应用方法

说明书

技术领域

Cd(II)印迹磁性材料的制备及应用方法，涉及一种重金属镉离子印迹磁性材 料的制备方法，进一步涉及该离子印迹磁性材料在水体样品中痕量镉离子富集萃 取中的应用方法，属于分离检测技术领域。

背景技术

众所周知，重金属环境污染问题已经严重危害到生态环境和人类的生命健 康。重金属作为一类最危险的污染物，具有极强累积性和不可逆性，即使在极其 微量的情况下，也会产生不良后果。如重金属镉，它是一种毒性很强的重金属， 当水体中当镉浓度超标时，便会通过食物链，直接或间接地对人类健康造成很大 的危害。如上个世纪，日本著名的“痛痛病”就是由于重金属镉中毒而引起的。 因此，如何科学有效地解决这类重金属对水体的污染及如何快速、有效地进行痕 量重金属污染检测一直是全球研究热点领域。

目前，用于检测重金属方法主要有原子吸收分光光度法、原子发射光谱法、 电化学法、电感耦合等离子体质谱法等，虽然这类方法能不同程度的满足种检测 需求，但仍然要借助各种各样的富集分离技术，以提高这些分析方法的灵敏度和 选择性。当前常见的预富集提取分离方法有共沉淀法、薄膜过滤、电沉积法、液 -液萃取法等。但是这些方法多在实验室内开展，大多操作复杂、费时、富集倍 数小、回收率偏低。近年来，迅速发展起来的一种固相萃取(SPE)技术，由于具 有的富集倍数高、操作简便、可与不同的现代分析检测技术相结合等特点，受到 了人们的广泛关注，成为一种样品预处理新技术。但该技术的传统途径必需依靠 封闭的外动力流通系统和专门的萃取装置，同时还存富集操作时间长等不足之 处。一些新型的磁性萃取材料，由于可借助外界磁场的作用实现快速分离，能有 效的弥补这些不足，可以进一步拓展固相萃取的技术范畴，如Suleiman等近期 发展的一类磁性萃取剂，充分萃取水样中的重金属后在外界磁场的作用下2min 便可以从水样中分离出来，大大提高了萃取效率(J.S.Suleiman，B.Hu，H.Y.Peng， C.Z.Huang，Talanta，2009，77，1579-1583)。另外，人们为了提高固相萃取材料 的选择性，让其在各种复杂的环境样品的富集中发挥应有的作用，将分子、离子 印迹技术也引入到固相萃取材料的制备中，取得了很好的实验效果。如Fang等 人采用溶胶-凝效法，以Cd(II)为模板离子，以γ-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS) 为功能性单体，以四乙氧基硅烷(TEOS)为交联剂，在活化硅胶表面成功地进 行了离子印迹，得到了可用于水体Cd(II)萃取的固相选择性萃取剂(G.Z.Fang，J. Tan，X.P.Yan，Anal.Chem.2005，77，1734-1739)。但工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于公开一种高效快速富集水体中痕量重金属镉(Cd(II))的 印迹磁性材料的制备方法，本发明的另外一个目的是利用该材料在水体样品中富 集萃取Cd(II)的方法。

为达上述目的，本发明在前人的研究基础上，取磁性材料和印迹材料的各自 特点，以磁性纳米Fe₃O₄为核，采用有机硅为功能性单体和交联剂，以目标重金 属为模板离子对其表面进行离子印迹，制备具有磁性的离子印迹核-壳纳米材料， 此材料可用于环境水体及液体样品中痕量重金属的选择性萃取，且具有快速分离 能力和较高的选择性，抗干扰能力强，富集后的重金属可以用稀盐酸或硝酸洗脱。

本发明采用表面印迹方法结合溶胶-凝胶过程，在磁性Fe₃O₄纳米材料表面 印迹合成了重金属Cd(II)印迹磁性核—壳材料，用于液体样品中Cd(II)离子快速 富集分离。

本发明的Cd(II)印迹磁性材料的合成方法如下：

先按文献方法制备磁性Fe₃O₄纳米颗粒：搅拌状态下将2～3g FeCl₃·6H₂O溶 解在100mL的乙二醇中，得到均一的透明的淡黄色溶液，再将7～8g醋酸钠溶 解在上述淡黄色溶液中，继续搅拌混匀，将溶液转移至聚四氟乙烯水热反应釜中， 200℃下反应8～12h，冷却至室温，在磁铁吸附作用下收集黑色Fe₃O₄纳米颗粒， 再用水和乙醇分别清洗黑色Fe₃O₄纳米颗粒，真空干燥备用；其特征是：