[发明专利]一种绿色多功能单体离子印迹材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种绿色多功能单体离子印迹材料的制备方法及其应用。本发明将铜离子作为模板离子，在无毒的水、乙醇或醋酸介质中，以环境友好的明胶、8‑羟基喹啉和壳聚糖为功能单体，通过其中丰富的官能团形成的多作用位点，制备对铜离子特异识别性的印迹材料。本发明制备的多功能单体铜离子印迹材料对铜离子具有较高的吸附容量和选择性，可通过简单的过滤进行分离与回收，且重复使用性能良好，重复使用10次，对铜离子的去除效率仍维持在90％以上。

技术领域

本发明涉及一种绿色多功能单体离子印迹材料的制备方法及其应用，属于吸附材料制备工艺和环境科学领域。

背景技术

重金属具有非生物降解性和生物累积性，对环境和人类健康有极大危害。作为一种典型的重金属，水体中的铜主要来自于由矿山冶金、机械制造、电子、化工、医药、化肥、农业生产等行业产生的工农业废水。虽然铜是人体健康必需的微量元素，但过量可导致粘膜刺激，胃部不适，神经损伤，代谢紊乱和肝肾坏死。美国环境保护署已确定饮用水中铜离子的最大允许水平为1.3mg/L，世界卫生组织要求允许限量为2.0mg/L。因此，防止过量排放以及开发用于去除铜离子的新技术至关重要。目前，水体中取出铜离子的主要方法有沉淀法、离子交换法、膜分离法、反渗透法和吸附法等。在这些方法中，由于吸附剂更容易操作、效率更高、成本更低、更容易回收吸附剂等优点，被广泛用于水体中铜离子和其他重金属离子的去除。

由于废水和天然水体中基质复杂，目标离子含量低且存在来至于其他离子的干扰，有效的对目标分子进行特异性吸附和去除难度很大。离子印迹材料由于具有构效预定的与目标离子相匹配的识别位点，可以用于复杂基质中特异性识别目标离子。迄今为止，大量的离子印迹材料被用于选择性识别、分离、去除和检测水体中的重金属离子。然而，传统离子印迹聚合物多采用单功能单体，如丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、甲基丙烯酸酯和氧硅烷等，多有一定的毒性，不绿色环保，且选择性不高。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种绿色多功能单体离子印迹材料的制备方法。该印迹材料绿色环保、吸附容量大、选择性高、可实现多次循环利用。

本发明提供一种绿色多功能单体离子印迹材料的制备方法，步骤包括：

(1)将质量浓度为0.06-0.09g/mL的明胶水溶液、质量浓度为0.03-0.045g/mL的8-羟基喹啉乙醇溶液、乙酸及甲醛混合，加热至沸腾，回流反应；冷却后离心得到灰白色固体；乙醇洗和水洗后，60℃真空干燥至恒重，得灰色粉末；

(2)将步骤(1)得到的灰色粉末、壳聚糖和含铜离子的可溶铜盐溶于乙酸溶液中，搅拌均匀后倒入培养皿，60℃成膜；而后加入交联剂，过夜反应；用酸溶液洗脱模板离子，至无铜离子检出；加入碱溶液浸泡后，水洗至中性，烘干，即得到绿色多功能单体铜离子印迹材料。

优选的，所述步骤(1)中明胶、8-羟基喹啉、乙酸及甲醛的质量比为20:10:0.7-1:0.7-1。

优选的，所述灰色粉末、壳聚糖、铜离子及乙酸比例为30mg:30mg:0.8-1.6mg:1-2mL。

优选的，步骤(2)所述的含铜离子的可溶铜盐为氯化铜、醋酸铜、硫酸铜或硝酸铜中的一种。

优选的，步骤(2)所述的交联剂为京尼平或戊二醛。

优选的，步骤(2)所述的酸溶液为盐酸、醋酸、硫酸或硝酸。

优选的，步骤(2)所述的碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。

优选的，步骤(2)中交联剂的用量占总质量的0.7％-0.9％，所述总质量为明胶、8-羟基喹啉、壳聚糖和铜盐的总质量。

本发明还提供一种根据上述制备方法制备的绿色多功能单体离子印迹材料。