[发明专利]一种Janus双功能印迹膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属功能材料制备技术领域，具体涉及一种Janus双功能印迹膜及其制备方法与应用。本发明提供一种对TBBPA和Cd²⁺具有高选择性吸附和分离性能的稳定的Janus双功能印迹膜。相比于传统膜材料的制备方法，本发明将通过聚乙烯吡咯烷酮和没食子酸的结合，形成吸附Cd²⁺的特异性识别位点，其与TBBPA印迹聚合物分别固定在膜的表面；通过延迟相转化和涂覆法在膜的两面固定不同的识别位点，实现对不同的目标物进行特异性吸附，避免吸附分离过程中的干扰。所制备的Janus双功能印迹膜具有吸附位点易接近、良好的再生性、便于后续分离、对分离物质无二次污染等优点，能够从实现混合污水中不同类别的持久性污染物的处理。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种Janus双功能印迹膜及其制备方法与应用。

背景技术

在工业废水造成的持久性污染物中，四溴双酚A (TBBPA)和镉离子(Cd²⁺)由于高毒性、非降解性、流动性和强持久性，对生态环境和人类健康造成严重危害。目前，广泛采用的是使用氧化法、双水相体系以及高效液相色谱等从污水水中单一除去四溴双酚A或Cd²⁺。因四溴双酚A(疏水性)和镉离子(亲水性)的不同性质使得同时去除污染物中的TBBPA和Cd²⁺具有较高的困难。目前还未见有同时去除污染物中的TBBPA和Cd²⁺方法相关研究。

Janus聚合物因其具有相反性能可以同时吸附和去除有机污染物和重金属离子。但是，高传质阻力、识别位点利用率低、易团聚和难以回收不可避免地阻碍了Janus纳米粒子的发展，从而削弱了其吸附和再生性能。目前，大部分研究集中在Janus膜在油水乳化分离、精馏和纳滤方面的应用。由于表面接枝的困难性，很少有报道将Janus膜应用于不同物质的吸附和分离。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，通过简单有效的方法构建一种具有不同识别位点的Janus双功能印迹膜，实现对四溴双酚A和镉离子的吸附和分离效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种Janus双功能印迹膜，所述的Janus双功能印迹膜是以聚偏氟乙烯为基底膜、四溴双酚A和镉离子为模板的双面不对称结构的印迹膜材料，对TBBPA和镉离子具有高选择性。

本发明还提供了一种Janus双功能印迹膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将苯胺溶解在盐酸溶液中，加入对甲苯磺酸和过硫酸铵，聚合反应一段时间后将离心，用水和乙醇洗涤，干燥得到聚苯胺；四溴双酚A、聚苯胺溶解在乙醇中，印迹聚合得到四溴双酚A分子印迹聚合物；

（2）将聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，在一定温度下搅拌混合成铸膜液，去除气泡；

（3）取步骤（1）中合成的四溴双酚A分子印迹聚合物在乙醇中超声均匀后分散到玻璃板上，蒸发乙醇后将步骤（2）中得到的铸膜液涂覆到玻璃板表面，玻璃板浸入含有没食子酸和聚乙烯吡咯烷酮的乙醇水溶液中，浸泡一段时间后将获得的膜置于去离子水中，干燥备用；

（4）将步骤（3）中所获得的膜加入到乙醇溶液中；超声一段时间后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷继续超声，冷凝回流，在一定条件下搅拌，乙醇和去离子水清洗后干燥后放入含有氯化镉 半(五水合物)、4-乙烯基吡啶、丙酮和乙醇的混合溶液中搅拌，持续搅拌下分别加入乙二醇二甲基乙酰胺和偶氮二异丁腈，通N₂密封聚合反应后得到Janus双功能印迹膜。

进一步地，步骤（1）中所述苯胺的与盐酸溶液的用量关系为0.47g~1.86g：60 mL，所述盐酸溶液的浓度为1mol/L。