[发明专利]水中具有选择识别性能金属离子印迹吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属离子印迹吸附剂的制备方法，属于环境功能材料技术应用领域。

背景技术

重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水。重金属离子种类繁多、处理难度大、化学性质稳定、不容易被微生物降解，通过生物链富集，对动植物的毒性作用大。因此，对废水中重金属离子的检测和去除具有重要意义。

目前检测重金属离子的技术主要有光谱法和电化学法，包括：原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、质谱法等、伏安法、极谱法、电位分析法、电导分析法等。光谱法在检测重金属离子时预处理麻烦，多数非金属元素不能直接测定，标准工作曲线的线性范围窄(一般在一个数量级范围)，对于复杂试样，干扰比较严重，操作复杂，仪器昂贵。电化学法能够简单、快速的检测水中重金属离子，然而电化学法在检测过程中使用汞电极易造成二次污染。

吸附法是最重要的水处理方法之一，吸附法广泛应用于重金属废水处理中。吸附剂种类很多如活性炭、粘土、粉煤灰、泥炭、树皮、几丁质、苔藓、海藻、稻壳等。其中活性炭具有特殊多孔结构，巨大的表面积和高吸附容量，是去除水中重金属离子最广泛使用的吸附剂；然而它的非选择性、高质量、高成本限制其使用。因此，开发一种在水中具有高效选择吸附性能的，既能用于重金属离子检测，也能用于重金属离子去除的吸附材料是非常必要的。

金属离子印迹聚合物是指以金属离子为模板、利用印迹技术制备的对模板金属离子有选择性吸附的高分子功能材料。金属离子印迹技术是分子印迹技术研究的一个分支方向，是与有机分子印迹技术一同发展起来的交叉学科。金属离子印迹聚合物具有选择性高、稳定性好、制备成本低和应用范围广等优点，近年来被广泛的应用在色谱分离、膜分离、固相萃取、手性识别、仿生传感器等方面。现有的金属离子印迹聚合物大多采用传统的有机印迹合成手段，使用的功能单体为甲基丙烯酸、乙烯基癸酸等传统的有机功能单体，尽管采用传统的有机印迹方法制备的金属离子印迹聚合物具有一定的选择吸附性，但其吸附容量低、在水溶液中对金属离子的选择吸附性差并且难以回用。因此，急需提高金属离子印迹聚合物在水溶液中的选择识别性和吸附容量来提高金属离子印迹聚合物的应用。目前，有人曾经采用传统金属离子印迹技术，制备了金属离子印迹聚合物。如公开号为CN101735417A的专利文件中公开的技术方案为：在氧化硅表面采用接枝技术引入聚丙烯腈，经过偕胺肟化转化后印迹稀土金属离子，得到的稀土金属离子印迹聚合物。其对金属离子的去除率比传统有机合成制备的金属离子印迹聚合物有了一定的提高，然而其合成过程复杂、成本高，采用传统的功能单体印迹金属离子仍存在在水相中对模板金属离子识别困难、在干扰离子存在的情况下对模板金属离子的选择分离性不够理想等问题。因此，需要开发一种在水溶液中对重金属离子有良好选择识别性能、吸附容量高、合成成本低、合成过程简单的金属离子印迹吸附剂制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单，原料成本低廉，对水中印迹的金属模板离子具有很高的吸附容量和特异的选择识别性能，同时具有良好的物理化学和机械稳定性，再生方法简单的水中具有选择识别性能金属离子印迹吸附剂的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)氨基功能化材料的制备：称取0.1～1.6g核体材料均匀分散到5～80mL甲醇溶液中，缓慢加入1～20mL 3-丙氨基乙氧基硅烷搅拌均匀，然后继续加入1～20mL的交联剂和1～20mL的稳定剂，将核体的表面改性为氨基功能化材料；

(2)金属离子印迹吸附剂的制备：将0.1～3.0mol的氨基功能化材料均匀分散在5～100mL甲醇溶液中，超声15～120min，形成均匀的溶液A；将比例为1∶1～10∶1的异烟酸和金属模板离子溶解于去离子水中，磁力搅拌反应2～3h，形成均匀溶液B；在搅拌的状态下，将溶液B缓慢滴加入溶液A中，在20～35℃下反应10～18h，得到白色溶胶状产物；用乙醇和去离子水将白色溶胶状产物洗涤多次，然后在60～80℃下干燥；

(3)金属模板离子的洗脱：用体积比为1∶1～1∶30的乙酸-甲醇溶液将步骤(2)的产物索氏提取10～16h，然后用100mL 0.1～1.0mol/L的盐酸溶液在磁力搅拌下洗脱金属模板离子1～5h，干燥后制得金属离子印迹吸附剂。

本发明还可以包括：