[发明专利]丝瓜络表面铅离子印迹吸附材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及水体系中金属离子的吸附材料的制备方法与应用技术，特别涉及一种丝瓜络表面铅离子印迹吸附材料的制备方法及应用技术，属于天然高分子材料改性。

背景技术

具有分子识别功能的高选择性材料，一直受到人们的关注。分子印迹技术是当前制备高选择性材料的主要方法之一。依据此技术制备的分子印迹聚合物，由于对印迹分子的立体结构具有“记忆”功能而表现预定、专一的识别性能，在分离科学、生物模拟科学等领域有十分广阔的应用前景。随着科学技术的快速发展，人们对金属离子的分离测定要求也越来越高。制备具有离子选择性吸附功能的材料，选择性地移走或测定金属离子，具有重要的现实意义。

离子印迹聚合物(Ion Imprinted Polymer，IIP)与分子印迹聚合物类似，具有分子印迹的构效预知性、特异识别性和广泛适应性等优点，只是其模板由分子变成了离子。第一种金属离子印迹聚合物是在1989年由Kabanov和Nishide研究小组制备的，该小组首先将能与金属离子相配合的功能单体制成线形聚合物，然后与金属离子形成络合物，与骨架单体交联聚合形成金属离子印迹聚合物，通过酸洗等后处理去除印迹离子，即得到金属离子印迹聚合物。

印迹聚合物的传统制备方法是：将模板分子(或离子)、功能单体、交联剂和引发剂按一定配比溶解在溶剂(致孔剂)中，在适当条件下引发聚合后得到块状的高度交联刚性聚合物；然后经粉碎、过筛而得到尺寸符合要求的粒子。此方法所需装置简单，普适性强，但通常存在一下问题：(1)在研磨过程中可控性差，不可避免地产生一些不规则颗粒，同时破坏部分印迹点。经筛分后获得的合格颗粒一般低于50％，造成明显浪费；(2)存在模板分子(或离子)包埋过深、难以洗脱、模板渗漏和机械性能低；(3)印迹位点分布不均一，一部分处于颗粒孔壁上，其传质速率较快，而另一些包埋在聚合物本体之中，受位阻影响，可接近性差，再结合模板分子(或离子)的速率慢，从而降低了印迹位点的利用率。为了解决上述问题，表面印迹作为一种新的方法近年来称为研究的热点。所谓表面分子(或离子)印迹就是采取一定的措施把所有的结合位点结合在具有良好可接近性的表面上，从而有利于模板分子(或离子)的脱除和再结合。所以选择理想的支持体很重要，申请号为200410072308.3的专利中公开一种以硅球为支持材料的鎘离子印迹吸附材料。

资源短缺和环境污染已经成为当今世界的两大主要问题，因此，利用天然可再生资源，开发环境友好型产品和技术将成为可持续发展的必然趋势。丝瓜络是地球非常丰富的再生资源，具有质轻价廉、可降解和环境友好等特点，而且其具有亲水性，还带有丰富的配位基、很容易进行化学改性，是理想聚合物支持体。国内丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用，申请号为200810034734.6的专利中公开了丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用，其中丝瓜络对Cu²⁺和Zn²⁺的脱附率均在40％左右，丝瓜络对Cu²⁺的吸附量分别为10.2mg/g，对Zn²⁺的吸附量约为25.5mg/g，在pH为1的体系中，脱附率分别为46％、47％；在申请号为200810034735.0的专利中公开了丝瓜络的碱化改性方法及其应用，其中碱处理丝瓜络对Zn²⁺的吸附量较Cu²⁺高，且吸附量差距较大，对Cu²⁺的吸附量约为7～8mg/g，对Zn²⁺的吸附量约为21～22mg/g；在申请号为200810034737.X的专利中公开了醚化丝瓜络的制备方法及其在金属离子吸附中的应用，其中醚化丝瓜络对Fe³⁺的最大吸附量为27.4mg/g。对Zn²⁺的最大吸附量为36.3mg/g。

国外对丝瓜络化学改性和吸附性能也有研究，Nasreen等研究了采用丝瓜络为固定化载体，附着对金属离子有特殊吸附功能的微球藻，用以处理含Cd²⁺污水，通过静态和动态的吸附实验，结果表明采用未固载的小球藻吸附容量为33.5mg/g，而固载后的为39.2mg/g，Cd²⁺的动态最大吸附容量可达192mg/g。

以上采用丝瓜络或丝瓜络化学改性获取的水体系中金属离子的吸附剂的吸附量较小，而且其选择性较差。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种丝瓜络表面铅离子印迹材料的制备方法，主要是将丝瓜络表面印迹铅离子，合成对铅离子具有高选择性、识别能力的吸附材料。