[发明专利]一种探针改性聚季铵盐复合材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种探针改性聚季铵盐复合材料，以天然纤维为基材，利用光引发剂在其表面聚合季铵盐和氨基化合物得到。本发明还提供一种探针改性聚季铵盐复合材料的制备方法，步骤如下：利用光引发剂的乙醇溶液浸渍天然纤维，超声振荡，蒸发、干燥，得到天然纤维/光引发剂复合物；将季铵盐和天然纤维/光引发剂复合物加入到去离子水中，充N₂，紫外灯光照，抽滤，然后利用去离子水和乙醇洗涤，干燥，得到季铵盐/天然纤维复合物；将氨基化合物和季铵盐/天然纤维复合物加入无水乙醇中，加热、洗涤、干燥，得到探针改性聚季铵盐复合材料。本发明制备的探针改性聚季铵盐复合材料能够检测和清除水相中的重金属离子。

技术领域

本发明涉及重金属离子检测与清除领域，尤其涉及一种探针改性聚季铵盐复合材料及其制备方法、应用。

背景技术

近年来，由于采用固载化探针复合材料检测、吸附目标重金属离子具有成本低、效率高、可重复使用等突出优点，使其在水质评价与污水净化等领域具有极佳的应用前景。然而，由于探针单元往往具有较大的尺寸，且通常以单分子层形式嫁接在固体材料表面，使得材料单位表面所含位点数目偏低，进而导致其对目标金属离子的结合容量非常有限。而且，由于表面嫁接的探针单元往往含有大的共轭结构，疏水性强，导致复合材料难以直接应用于纯水相，因此严重限制了其实际应用。因此，研制出一种表面高度亲水且结合位点丰富的探针负载复合材料，对于实现纯水体系重金属离子的检测和清除具有极大的实际应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种表面亲水且结合位点丰富的探针改性聚季铵盐复合材料，还提供了一种工艺简便的探针改性聚季铵盐复合材料的制备方法及该探针改性聚季铵盐复合材料在检测和清除水相中重金属离子的应用。

本发明提供一种探针改性聚季铵盐复合材料，以天然纤维(Natural Fibers,NFs)为基材，先利用光引发剂在天然纤维的表面聚合季铵盐得到季铵聚合物链，然后将氨基化合物嫁接在所述季铵聚合物链上，即得到探针改性聚季铵盐复合材料。

进一步地，所述天然纤维、光引发剂、季铵盐和氨基化合物的质量比为(0.05-1.20)：(0.01-1.00)：(0.10-1.50)：(0.01-0.50)。

进一步地，所述光引发剂选用安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦、二苯甲酮(BP)、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮、硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮中的任一种，所述氨基化合物选用2-氨基苯硫酚(MA)。

进一步地，所述季铵盐选用水杨醛聚季铵盐单体(SAPQA)，所述水杨醛聚季铵盐单体由5-氯甲基水杨醛和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反应得到。

本发明还提供一种探针改性聚季铵盐复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，制备天然纤维/光引发剂复合物：利用光引发剂的乙醇溶液浸渍天然纤维，超声振荡，蒸发、干燥，即得到天然纤维/光引发剂复合物；

S2，制备季铵盐/天然纤维复合物：将季铵盐和所述天然纤维/光引发剂复合物加入到去离子水中，充N₂，紫外灯光照，抽滤，然后利用去离子水和乙醇洗涤，干燥，即得到季铵盐/天然纤维复合物；

S3，制备探针改性聚季铵盐复合材料：将氨基化合物和所述季铵盐/天然纤维复合物加入无水乙醇中，加热、洗涤、干燥，即得到探针改性聚季铵盐复合材料。

进一步地，步骤S2中，所述天然纤维/光引发剂复合物和季铵盐的质量比为(0.05-1.20)：(0.10-1.50)。

进一步地，步骤S2中，紫外灯光照的温度条件为40-60℃，时间为30-80min。