[发明专利]一种表面改性离子印迹聚合物微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属离子吸附材料技术领域，特别涉及一种表面改性离子印迹聚合物微球及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，大量的含有金属元素的物质被消耗，而这些金属元素最终随工业用水进入水体环境中。由于金属离子普遍存在高毒性和持久性，易引发癌症的发生，使得工业排放过程中的金属离子的去除和回收成为一个急待解决的问题。

目前，金属离子的去除方法主要有化学沉淀法、膜分离法、浮选法、电化学方法和生物法等。其中，吸附法是一种有效去除水体中金属离子的制备方法，由于它的操作简单，成本低，可再生利用而得到广泛地应用。离子印迹聚合物(Ion Imprinted Polymers，IIPs)通过功能单体与金属离子之间存在的氢键、范德华力和金属螯合作用，将金属离子吸附在材料表面，是现有技术中最常用的吸附材料。

离子印迹聚合物中功能单体与金属离子的相互作用主要通过螯合作用和氢键相互作用，如果选择极性较大的水作为溶剂来制备离子印迹聚合物，则会减少功能单体与金属离子间的作用力，影响印迹聚合物的特异选择性，导致离子印迹的选择性减弱。所以，离子印迹聚合物通常在极性较弱的有机溶剂中进行制备，这样合成出来的IIPs具有较好的选择性。然而，该制备方法制备得到的离子印迹聚合物虽然具有较好的选择，但是吸附效果普遍较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面改性离子印迹聚合物微球及其制备方法，本发明得到的表面改性离子印迹聚合物微球具有优异的吸附性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种表面改性离子印迹聚合物微球的制备方法，包括如下步骤：

将亲水性单体、第一引发剂、第一链转移剂和离子印迹聚合物微球在第一有机溶剂条件下进行接枝反应，得到表面改性离子印迹聚合物微球；

所述接枝反应的温度为60～90℃；

所述接枝反应的时间为8～48小时。

优选的，所述亲水性单体为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

优选的，所述亲水性单体和第一引发剂的物质的量之比为(50～1000):(1～5)；

所述亲水性单体和第一链转移剂的物质的量之比为(50～1000):(2～30)。

优选的，所述亲水性单体的物质的量和离子印迹聚合物微球的质量之比为(50～1000)mmol:(300～700)mg；

所述亲水性单体的物质的量和第一有机溶剂的体积之比为(50～1000)mmol:(30～100)mL。

优选的，所述离子印迹聚合物微球的制备方法包括如下步骤：

将模板离子、功能单体、交联剂、第二链转移剂和第二引发剂在第二有机溶剂条件下发生微球化反应，得到含模板离子的聚合物微球；

脱去所述含模板离子的聚合物微球中的模板离子，得到离子印迹聚合物微球。

优选的，所述模板离子为锂离子、镉离子、铜离子、铅离子、汞离子、镍离子、钯离子、钴离子、锶离子、铯离子铀离子、铁离子、锡离子、砷离子和铬离子中的一种或几种；

所述功能单体为烯丙氧基甲基-12-冠-4醚、4-乙烯基吡啶、2-(丙烯基硫代)烟酸、乙烯基咪唑、N-烯丙基硫脲、3-烯丙基罗丹宁、甲基丙烯酸和丙烯酰胺中的一种。

优选的，所述模板离子和功能单体的物质的量之比为(1～2):(1～5)；

所述模板离子和交联剂的物质的量之比为(1～2):(8～30)；

所述模板离子的物质的量和第二有机溶剂的体积之比为(1～2)mol:(100～150)mL。

优选的，所述交联剂和功能单体的总物质的量与第二引发剂的物质的量之比为100:(1～4)；

所述第二引发剂和第二链转移剂的物质的量之比为1:(2～5)。

优选的，所述微球化反应的温度为50～100℃；

所述微球化反应的时间为6～48小时。

本发明还提供了一种表面改性离子印迹聚合物微球，其特征在于，在离子印迹聚合物微球表面接枝有亲水性单体。