[發明專利]一種接枝改性高分子材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910197597.2
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN102040713A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 李景燁;樊春海;虞鳴;張伯武;裴昊;鄧波;李林繁
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C08F291/00
• 分類號: C08F291/00;B01J20/26;B01J20/30;C08F8/40
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;朱水平

技術領域

本發明屬于聚合物材料領域，特別涉及一種接枝改性高分子材料及其制備方法。

背景技術

汞是一種分布廣泛的重金屬，其存在形態包括元素汞、無機汞鹽和有機汞。其中無機汞鹽在土壤和水中廣泛存在，飲食攝入、皮膚病制劑及化妝品是人體中無機汞鹽的主要來源。攝入無機汞鹽可導致腎衰竭和腸胃損傷，而且汞離子能在人體內累積。因此，我國的《生活飲用水衛生標準》(GB5749-85)規定汞離子的濃度應低于1μg/L，其濃度要求比一些毒素如砷、鎘、鉛、氰化物等都更為嚴格，而日本的飲用水標準要求汞離子濃度低于0.5μg/L。水中的無機汞離子在微生物的作用下，能形成神經毒劑甲基汞，甲基汞比其他汞的存在形式更易被人體吸收、更難排泄；同時，甲基汞也會通過食物鏈富集而使其毒性放大，如果海水含汞0.1μg/L，經浮游生物吸取，即濃縮到1～2μg/L，小魚吸食浮游生物后，富集至200～500μg/L，其它魚類吞吃小魚后，進一步濃縮到800～1500μg/L，最后大魚再吞食這些魚，使體內汞富集至5000μg/L。這樣，汞的濃度在食物鏈轉移過程中就提高數萬倍。因此，漁業用水中的含汞量要嚴格控制，我國規定漁業用水中汞離子濃度應低于0.0005mg/L，要高于飲用水標準。

因此，無論是在飲用水凈化和工業污水處理中，去除汞離子是非常必要的。目前常用的汞離子去除方法及處理下限如下表：

如上表所示，目前大部分的去除水中汞離子的方法的去除下限濃度都比較高，大部分的處理方法都無法達到飲用水標準和漁業用水標準。因此開發出一種新的低下限濃度的去除廢水中汞離子的方法十分必要。以高分子材料為基材，在高分子上引入能吸附汞的螯合基團，從而制備汞離子吸附材料，也是人們關注并致力研究的一種含汞水的處理途徑。例如在高分子上接枝丙烯酰胺、共混入聚苯胺類高分子等。然而目前使用的螯合基團對汞離子的選擇性不強，在吸附汞離子時會受水中其它金屬離子的干擾，影響其去除效率。

近年來研究人員發現，富含胸腺嘧啶T的DNA鏈能夠與低濃度的Hg(II)特異性結合，其原理在于DNA中的胸腺嘧啶T能與Hg(II)形成T-Hg(II)-T復合物。而利用該原理制備高選擇性，高敏感性的汞離子檢測器已引起廣泛關注，例如用富T的DNA修飾的納米金粒子制備納米探針(Shijiang?He，Chunhai?Fan?et?al.，Chemical?Communications，2008，40，4885-4887)，在富T的DNA鏈兩端分別化學鍵合上熒光基團和猝滅基團制備化學發光檢測劑(Akira?Ono，etc.Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，4300-4302)。此外，也可以將DNA或胸腺嘧啶通過特定化學反應連接到具有環境響應功能的共軛聚合物如聚乙炔衍生物，聚噻吩，聚對苯撐等上(X.Ren?etc.Langmuir，2009，25，29-31)，制備出檢測汞離子的傳感器，用來檢測水中汞離子的濃度，X.Ren等人研究發現，水溶液中Hg(II)濃度低至0.05μg/L時仍能通過與DNA中的T檢測Hg(II)的存在，且幾乎不受溶液中其他干擾離子的影響，表現良好的選擇性。這些技術都是制備出汞離子檢測器以探測汞離子的存在，而不能用于吸附除去極低濃度的汞離子，其中使用的共軛聚合物是具有環境響應功能的特殊聚合物，制備困難，價格昂貴。在上述技術中并沒有涉及改善汞離子的去除方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題就是針對現有的汞離子去除方法存在去除下限濃度都比較高，大部分的處理方法都無法達到飲用水標準和漁業用水標準的不足，提供一種汞離子吸附材料及其制備方法以及去除汞離子的方法。汞離子吸附材料可以高選擇性地吸附汞離子，用以去除汞離子，去除下限濃度可達0.05μg/L。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案之一是：一種接枝改性高分子材料，由高分子基材P接枝單體A或者單體B而得。

本發明中，單體A的分子結構中包括至少一個C＝C雙鍵和至少一個環氧基團。所述的單體A的結構如通式I所示。單體A較佳的選自甲基丙烯酸縮水甘油酯或烯丙基縮水甘油醚中的一種或兩種。

其中R1和R2分別代表任何化學結構。

本發明中，所述的單體B的分子結構中包括至少一個C＝C雙鍵和至少一個酸酐基。單體B較佳的選自馬來酸酐和衣康酸酐中的一種或兩種。