[发明专利]一种功能化树脂吸附膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种功能化树脂吸附膜及其制备方法与应用，属于材料制备及水处理技术领域。所述功能化树脂吸附膜，由包含N‑甲基‑D‑葡糖胺功能化树脂颗粒和丙烯酰胺的成膜液凝胶后制成；其在pH范围为3.5～9.5的含六价铬离子的水体内的C_DGT/C_soln值为0.9～1.1。

技术领域

本发明属于材料制备及水处理技术领域，更具体地说，涉及一种功能化树脂吸附膜及其制备方法与应用。

背景技术

铬(Cr)是环境中常见的污染物，广泛用于皮革、电镀、印刷、颜料等行业。Cr(III)和Cr(VI)是自然环境中最常见、最稳定的铬化合物。Cr(III)毒性小且不易被植物吸收，而Cr(VI)即使很低的浓度也表现出很强的毒性。因此，与总铬相比，铬的氧化还原状态不仅反映铬在土壤中的归趋和毒性，也在铬的生态风险评估和修复研究中具有重要地位。

土壤中铬的氧化还原受含水量、pH、有机质、微生物活性等多种因素影响。在土壤样品采集、运输、预处理和测量过程中，环境条件的改变会导致铬赋存形态和生物有效性发生变化。因此，低扰动原位技术可以更准确地反映土壤中铬的形态及其生物地球化学循环。水稻是我国重要的粮食作物，由于水稻生长过程中持续的淹水，大部分时间水稻土处于厌氧状态。然而，水稻根系泌氧作用导致土壤氧化还原电位从根表向土壤整体逐渐减少，根际形成狭窄的好氧或微好氧区(距根中心5mm)。此外，由于根系分泌活动，根际理化性质会明显区别于非根际土壤，这会改变铬在根际的氧化还原行为。然而，目前研究主要集中于根际和非根际间的差异，根际微尺度下铬的空间分布和有效性的信息很少，而这些信息对于准确评估铬的环境风险和制定修复策略具有迫切的意义。

薄膜扩散梯度(DGT)是一种被广泛应用的原位被动采样技术，可直接测定水体、土壤和沉积物中的元素形态和生物有效性。近年来，基于功能化吸附材料的改进，DGT的应用开始从毫米级扩展到微米级。一种基于N-甲基-D-葡萄糖胺(NMDG)的新型DGT装置已被开发出来，并用于水中Cr(VI)测定，但由于吸附性能和均匀度的影响，该DGT并不能应用到铬的高分辨(微米尺度)研究。

发明内容

1.要解决的问题

固态吸附膜的DGT技术存在有效吸附容量低、受所应用环境中离子浓度和pH限制的问题，本发明的目的之一在于提供功能化树脂吸附膜；

本发明的目的之二在于提供一种功能化树脂吸附膜的制备方法，利用经过特殊方法制备得到的N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂颗粒作为吸附膜的原料能够提升吸附容量。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种功能化树脂吸附膜，由包含N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂颗粒和丙烯酰胺胶溶液凝胶后制成；其中，在pH范围为3.5～9.5的含六价铬离子的水体内，所述功能化树脂吸附膜的C_DGT/C_soln值为0.9～1.1。

一种功能化树脂吸附膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.使N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂颗粒(以下简写为NFR颗粒)与丙烯酰胺胶溶液接触混合，形成制胶溶液；

S2.使过硫酸铵(APS)、四甲基二乙胺(TEMED)与制胶溶液三者接触混合，形成混合液；

S3.将混合液注入成膜器具中进行加热处理，使之固化成膜；

其中，所述N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂颗粒需经以下方式得到：

利用有机溶剂对N-甲基-D-葡糖胺进行热回流处理，得产物1；

利用有机溶剂对乙烯基苄基氯进行热回流处理，得产物2；其中，所述回流温度为80℃±5℃；