[发明专利]一种三齿配体重金属离子印迹材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种三齿配体重金属离子印迹材料的制备方法及应用，所述制备方法，包括以下步骤：将接枝丙烯酸的纤维浸入硅酸钠溶液中浸泡，然后放入的氯化钙溶液中，交联，放入盐酸溶液中活化，然后放入3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷的甲醇溶液中，加热回流，反应结束后；将其加入氯乙酸溶液中，加热回流，反应完成后取出纤维用水清洗至中性，烘干后，将其放入目标重金属离子溶液中，使材料表面吸附重金属离子，将吸附完成的材料取出，加入环氧基溶液，40～80℃下加热回流4～24小时，反应结束后，用硝酸和EDTA溶液洗脱，水洗至中性，干燥后得到重金属离子印迹聚合物。本发明解决了传统离子印迹材料吸附量低、选择性差、材料易流失等问题。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其是涉及一种三齿配体重金属离子印迹材料的制备方法及应用。

背景技术

随着工业化和城市化进程的加快，大量含重金属离子的废水通过各种途径排放到环境中，增加了环境的重金属负担，造成了严重的水体重金属污染。长期暴露在重金属中可引起许多环境问题，而且由于重金属不能发生生物降解和热降解性，在人体内清除率较低只能在生物体内富集，进而通过食物链进入人体内，在人体内富集引起人体的发育障碍、器官损坏等。目前水中的重金属离子的处理方法主要有：化学沉淀法、电化学法、生物法、膜分离法和吸附法等方法。其中，吸附法因操作简便、效率高、能耗低、无二次污染、投资费用低而被认为是一种有效、简便的方法。

目前常用的吸附剂有活性炭、矿物类、高分子类吸附剂、生物类吸附剂、工业废物类等，如硅胶、活性氧化铝、分子筛、树脂、纤维、多孔介质、二氧化硅、碳纳米管、磁性纳米粒子、壳聚糖、黏土、沸石、蒙脱石、生物碳等。但吸附剂存在的主要问题是对金属离子的选择性差，抗干扰能力低，不能从复杂基质中高效分离重金属。离子印迹聚合物是一种具有特异识别性的聚合物，广泛用于将目标物从复杂基质中的提取、富集、浓缩与分离。目前金属离子表面印迹材料吸附剂取得了较好的研究进展，但尚有诸多问题难以解决，如吸附容量低、吸附和洗脱时间长、吸附完成后的材料难以分离、易流失等。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种三齿配体重金属离子印迹材料的制备方法及应用，解决传统离子印迹材料吸附量低、选择性差、材料易流失等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种三齿配体重金属离子印迹材料的制备方法，以下步骤：

a)将接枝丙烯酸的纤维浸入硅酸钠溶液中浸泡，取出，去除过多的溶液后，放入的氯化钙溶液中，交联，用去离子水洗去未交联的硅酸钠，放入盐酸溶液中活化，得到表面具有介孔硅胶层的接枝纤维；优选的，交联时间为0.5～2小时；

b)将步骤a)得到的表面具有介孔硅胶层的接枝纤维放入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷的甲醇溶液中，加热回流，反应结束后得到表面氨基化的纤维基聚合物；

c)将步骤b)得到的表面氨基化的纤维基聚合物加入氯乙酸溶液中，加热回流，反应完成后取出纤维用水清洗至中性，烘干后得到具有三齿配体的纤维基聚合物；

d)将步骤c)得到的具有三齿配体的纤维基聚合物放入目标重金属离子溶液中，使材料表面吸附重金属离子，将吸附完成的材料取出，加入环氧基溶液，40～80℃下加热回流4～24小时，反应结束后，用硝酸和EDTA溶液洗脱，水洗至中性，干燥后得到具有三齿配体的纤维基重金属离子印迹聚合物。

用步骤d)制备的具有三齿配体的纤维基重金属离子印迹聚合物，对含1-50mg/L的含目标重金属离子的二价混合金属离子进行静态吸附，溶液中目标重金属离子的吸附量可达到100-200mg/g，选择性因子为2-10，解吸后可重复使用10次无影响。

优选的，步骤a)中，纤维为聚丙烯、聚酯、尼龙、腈纶、氨纶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇缩甲醛中的任意一种或两种以上的混合物；所述硅酸钠溶液的质量分数为0.5％～15％；所述氯化钙溶液的质量百分比浓度为0.5％～10％。