[发明专利]一种六价铬阴离子印迹的核壳型磁性荧光传感微球

说明书

技术领域

本发明涉及一种六价铬阴离子印迹的核壳型磁性荧光传感微球，该微球不仅具有从水中选择性吸附六价铬阴离子，例如Cr₂O₇^2-，且能够检测此时体系中六价铬阴离子的浓度。

背景技术

随着现代工业的发展，重金属对环境的污染和生物的危害已经较为严重，这主要是由于重金属的污染与一般的有机物污染不同，重金属在环境中多处于离子状态，因此难以被自然界和普通化学或生物方法分解消耗，导致此类污染物在环境和生物体中累积，并通过食物链的方式进行传递，所以人类健康造成较大的伤害。对于常见的危害性较大的Hg²⁺、pb³⁺等阳离子重金属污染物，常规的离子交换树脂交换法即可以实现较好的去除。铬是一种具有多种价态的金属元素，通常以二价铬Cr(II)、三价铬Cr(III)和六价铬Cr(VI)的形式存在居多。铬的毒性与存在的价态有非常紧密的联系，其中二价铬Cr(II)基本是无毒性的，对人身体无影响；大量的三价铬Cr(III)会降低人体的抗氧化能力并破坏身体的免疫系统；六价铬Cr(VI)的毒性比三价铬Cr(II)高得多，主要积聚于肝及肾，具有一定的致癌性，并导致肝、肾、心血管等的损害。由于多数Cr(III)化合物都难溶于水，因此对环境的危害相对较小；而六价铬化合物，例如K₂Cr₂O₇等，大都易溶于水，因此很容易在水和土壤中沉积，对环境和人体的危害更大。我国对含铬水体的排放有严格的标准，根据《工业企业设计卫生标准》，地面水中的六价铬最高容许浓度为0.05mg/L；《工业“三废”排放试行标准》中，含六价铬的工业废水最高容许排放浓度为0.5mg/L；《污水综合排放标准》中，总铬最高容许排放浓度为1.5mg/L，六价铬为0.5mg/L；而生活饮用水卫生标准》中规定，六价铬不超过0.05mg/L。目前，水处理行业上，常用的处理方法包括向重金属污染的水体施加石灰、NaOH、Na₂S等物质，使重金属形成沉淀去除，降低重金属对水体的危害。对于六价铬含量较高的废水，还可以采用硫酸亚铁与三氧化硫将六价铬还原为三价铬的方法进行处理，但是以上两种方法都需要额外添加化学试剂，增加额外的环境负担，且方法繁琐。

因此，本专利所述荧光印迹微球是使用磁性Fe₃O₄作为微球的内核，使用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)作为能够吸附六价铬阴离子的单体，N-乙烯基咔唑(NVC)作为荧光单体，使用蒸馏沉淀聚合技术在Fe₃O₄内核表面引发聚合，制备了一种新型的核壳型荧光微球，这种微球不仅可以对六价铬阴离子进行选择性的吸附，而且吸附六价铬阴离子后将导致微球的荧光发生淬灭，从而可以通过直接测量荧光的变化情况得知检测体系中六价铬阴离子浓度。所述荧光印迹微球具有磁性，可在磁场作用下分离，使用盐酸等浸泡微球可以使微球得到再生。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的主要技术问题是制备一种可以特异性吸附六价铬阴离子并通过吸附前后自身荧光的变化表明体系中六价铬阴离子浓度的微球。这种微球采用在磁性Fe₃O₄纳米微球为内核，以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)作为能够吸附聚合单体，N-乙烯基咔唑(NVC)作为荧光单体，K₂Cr₂O₇作为离子模板，在Fe₃O₄微球表面引发聚合，再去除掉K₂Cr₂O₇模板后，得到了一种核壳型的磁性荧光微球，使本发明所述的荧光微球同时具有了六价铬阴离子的选择吸附特性、荧光传感性能以磁分离性能。

(二)技术方案