[发明专利]一种高选择性重金属离子吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于水体污染治理技术领域，具体涉及一种高选择性重金属离子吸附剂及其制备方法与应用。在一些实施例中，将功能单体2‑氨基苯腈(2‑ABN)和1‑乙烯基咪唑(1‑VI)与Cu²⁺自组装，然后与苯乙烯(St)和二乙烯基苯(DVB)共聚合，制备出具备致密网络结构的Cu(II)‑IIP。Cu(II)‑IIP对Cu²⁺具有选择性吸附，在pH为6时，其最大吸附量为26.9mg·g^‑1。Cu(II)‑IIP吸附剂也可以循环使用，即可循环使用15次以上，其吸附容量仍保持在较高水平。在Fe²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Co²⁺等竞争离子存在的情况下，Cu²⁺印迹聚合物相比较非印迹聚合物具有良好的吸附性能和选择性。

技术领域

本发明属于水体污染治理技术领域，具体涉及一种高选择性重金属离子吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着工业生产的高速发展，水环境污染与水资源短缺已经愈发严重和普遍。尤其水中重金属离子一直是我国水源污染中的主要污染物和水质中优先控制污染物，具有非常大的危害性。一方面，重金属微量就可对人体造成毒性效应，且毒性影响大小的浓度范围取决于该金属的性质(价态、形态)；另一方面，重金属还可以在生物体有富集作用，在环境中被生物体摄取，在食物链中被放大，逐级在越高级的生物体内以倍数富集。因此，对污染水体中的重金属离子处理就成为了新的研究热点。

然而，当前的金属离子吸附剂多为无差别吸附剂，后续对所吸附金属离子进行分离处理或回收将非常困难。如何实现重金属离子的可持续利用就成为了污染水体治理领域亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种高选择性重金属离子吸附剂的制备方法，以实现重金属离子的选择性吸附和回收利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高选择性重金属离子吸附剂的制备方法，将功能单体2-氨基苯腈和1-乙烯基咪唑与重金属离子自组装，然后与苯乙烯和二乙烯基苯共聚合，制备出具有致密网络结构的高选择性重金属离子吸附剂。

分子印迹技术(Molecular imprinting technique)是制备对某一特定的目标分子(模板分子或烙印分子)具有特异选择性聚合物的过程，它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”技术。20世纪40年代，Pauling提出了以抗原作为一种模板来产生相对应抗体的理论，但后来被克隆选择说否定，尽管如此，模板理论依旧成为分子印迹技术的雏形。直到Wullf等在1972年成功制备出分子印迹聚合物(Molecularlyimprintedpolymer)，Mosbach等在1993年于《Nature》上发表了关于茶碱印迹分子聚合物的文章，为分子印迹研究领域打开了新世界的大门，引发了国际上对分子印迹技术的研究热潮。

金属离子印迹作为分子印迹的一个重要发展方向，对环境、生命科学和材料科学领域有着这关重要的学术作用和应用价值。其中有两方面尤其值得关注，一是以金属离子作为模板的离子印迹技术，另一是利用金属离子与生物分子的配位作用促进和实现生物大分子的分子印迹技术。

本发明公开了一种新型的重金属印迹聚合物吸附剂的制备方法，以2-氨基苯腈和1-乙烯基咪唑为新型功能单体，以二乙烯基苯/二乙烯基苯为交联剂，采用本体聚合法制备了重金属离子印迹聚合物吸附剂。与传统金属离子吸附剂相比，本发明提供的重金属离子印迹聚合物吸附剂可以实现重金属离子在水溶液中的选择性分离和富集。

进一步的，所述重金属离子包括Cd、Pb、Ni、Fe、Co、Mn、Cu中的一种或多种。

更进一步的，所述重金属离子是Cu(II)。

更进一步的，所述制备方法包括如下步骤：