[發(fā)明專利]一種Cd(Ⅱ)印跡磁性材料的制備及應用方法

無效

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• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101811032A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 胡張軍;劉姍;郜洪文
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J20/283
• 分類號: B01J20/283;B01J13/02;H01F1/11
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 陳龍梅

技術領域

Cd(II)印跡磁性材料的制備及應用方法，涉及一種重金屬鎘離子印跡磁性材 料的制備方法，進一步涉及該離子印跡磁性材料在水體樣品中痕量鎘離子富集萃 取中的應用方法，屬于分離檢測技術領域。

背景技術

眾所周知，重金屬環(huán)境污染問題已經嚴重危害到生態(tài)環(huán)境和人類的生命健 康。重金屬作為一類最危險的污染物，具有極強累積性和不可逆性，即使在極其 微量的情況下，也會產生不良后果。如重金屬鎘，它是一種毒性很強的重金屬， 當水體中當鎘濃度超標時，便會通過食物鏈，直接或間接地對人類健康造成很大 的危害。如上個世紀，日本著名的“痛痛病”就是由于重金屬鎘中毒而引起的。 因此，如何科學有效地解決這類重金屬對水體的污染及如何快速、有效地進行痕 量重金屬污染檢測一直是全球研究熱點領域。

目前，用于檢測重金屬方法主要有原子吸收分光光度法、原子發(fā)射光譜法、 電化學法、電感耦合等離子體質譜法等，雖然這類方法能不同程度的滿足種檢測 需求，但仍然要借助各種各樣的富集分離技術，以提高這些分析方法的靈敏度和 選擇性。當前常見的預富集提取分離方法有共沉淀法、薄膜過濾、電沉積法、液 -液萃取法等。但是這些方法多在實驗室內開展，大多操作復雜、費時、富集倍 數小、回收率偏低。近年來，迅速發(fā)展起來的一種固相萃取(SPE)技術，由于具 有的富集倍數高、操作簡便、可與不同的現代分析檢測技術相結合等特點，受到 了人們的廣泛關注，成為一種樣品預處理新技術。但該技術的傳統(tǒng)途徑必需依靠 封閉的外動力流通系統(tǒng)和專門的萃取裝置，同時還存富集操作時間長等不足之 處。一些新型的磁性萃取材料，由于可借助外界磁場的作用實現快速分離，能有 效的彌補這些不足，可以進一步拓展固相萃取的技術范疇，如Suleiman等近期 發(fā)展的一類磁性萃取劑，充分萃取水樣中的重金屬后在外界磁場的作用下2min 便可以從水樣中分離出來，大大提高了萃取效率(J.S.Suleiman，B.Hu，H.Y.Peng， C.Z.Huang，Talanta，2009，77，1579-1583)。另外，人們?yōu)榱颂岣吖滔噍腿〔牧? 的選擇性，讓其在各種復雜的環(huán)境樣品的富集中發(fā)揮應有的作用，將分子、離子 印跡技術也引入到固相萃取材料的制備中，取得了很好的實驗效果。如Fang等 人采用溶膠-凝效法，以Cd(II)為模板離子，以γ-巰丙基三乙氧基硅烷(MPTS) 為功能性單體，以四乙氧基硅烷(TEOS)為交聯(lián)劑，在活化硅膠表面成功地進 行了離子印跡，得到了可用于水體Cd(II)萃取的固相選擇性萃取劑(G.Z.Fang，J. Tan，X.P.Yan，Anal.Chem.2005，77，1734-1739)。但工藝復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于公開一種高效快速富集水體中痕量重金屬鎘(Cd(II))的 印跡磁性材料的制備方法，本發(fā)明的另外一個目的是利用該材料在水體樣品中富 集萃取Cd(II)的方法。

為達上述目的，本發(fā)明在前人的研究基礎上，取磁性材料和印跡材料的各自 特點，以磁性納米Fe₃O₄為核，采用有機硅為功能性單體和交聯(lián)劑，以目標重金 屬為模板離子對其表面進行離子印跡，制備具有磁性的離子印跡核-殼納米材料， 此材料可用于環(huán)境水體及液體樣品中痕量重金屬的選擇性萃取，且具有快速分離 能力和較高的選擇性，抗干擾能力強，富集后的重金屬可以用稀鹽酸或硝酸洗脫。

本發(fā)明采用表面印跡方法結合溶膠-凝膠過程，在磁性Fe₃O₄納米材料表面 印跡合成了重金屬Cd(II)印跡磁性核—殼材料，用于液體樣品中Cd(II)離子快速 富集分離。

本發(fā)明的Cd(II)印跡磁性材料的合成方法如下：

先按文獻方法制備磁性Fe₃O₄納米顆粒：攪拌狀態(tài)下將2～3g?FeCl₃·6H₂O溶 解在100mL的乙二醇中，得到均一的透明的淡黃色溶液，再將7～8g醋酸鈉溶 解在上述淡黃色溶液中，繼續(xù)攪拌混勻，將溶液轉移至聚四氟乙烯水熱反應釜中， 200℃下反應8～12h，冷卻至室溫，在磁鐵吸附作用下收集黑色Fe₃O₄納米顆粒， 再用水和乙醇分別清洗黑色Fe₃O₄納米顆粒，真空干燥備用；其特征是：