[發明專利]磁性金屬離子表面印跡聚合物的制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010252060.4
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN101905151A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 羅旭彪;占幼才;黃逸寧;劉永球;涂新滿;羅勝聯
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J20/285
• 分類號: B01J20/285;B01J20/30;C08G77/06;C08G77/16;C08J9/26;C08K3/22;H01F1/44
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種聚合物的制備方法，尤其涉及一種磁性金屬離子表面印跡聚合物的制備方法和應用。

背景技術

隨著工業化進程的加劇，越來越多的污染物特別是重金屬被排放到土壤及水體中，導致農產品的產量和質量下降，水生生態體系遭到嚴重破壞，并通過食物鏈最終對人類健康產生重大影響，由此可見，對金屬離子的除去顯得十分重要。目前，金屬離子的去除方法有化學沉降，膜分離，離子交換樹脂等，但是這些方法特異性低，成本較高，不能對特定金屬離子的回收與利用，此外在環境樣品中，目標化合物的濃度較低，又有大量雜質和干擾物存在。因此，開發一種對目標化合物具有特異選擇性強，成本低，重復使用高，后處理簡單，抗干擾能力強的吸附劑是十分重要的。

分子印跡技術(Molecular?Imprinting?Technique也稱模板印跡技術)是從仿生角度采用人工方法制備對特定分子模板分子具有專一性結合作用的聚合物的技術。這種聚合物被稱為分子印跡聚合物MIPs已在分離提純、廢水處理、免疫分析、酶模擬、以及生物模擬傳感器等方面顯示出廣泛的應用前景成為新世紀最具潛力的新材料之一。MIPs也因此被譽為萬能的分子識別材料。

離子印跡聚合物和分子印跡聚合物具有相似的原理，目前，金屬離子印跡聚合物(MIP)的制備技術及性能研究受到各國學者的廣泛關注和高度重視。但是，現有的金屬離子印跡聚合物的制備和后處理都比較繁瑣，吸附容量低，形狀不規整，選擇性低和成本高。磁性粒子印跡聚合物的興起，將大大拓展了印跡聚合物的實際應用范圍，簡化了聚合物的后處理繁瑣的步驟，因為與傳統金?屬離子印跡聚合物相比，磁性金屬印跡聚合物具有很強的磁性，在外加磁力的條件下，金屬離子印跡聚合物會產生定向遷移，因此金屬離子印跡聚合物在吸附廢水中的重金屬具有吸附量大，抗干擾能力強，重復使用次數多，后處理方便等優點。此外，傳統的離子印跡聚合物的合成一般是通過本體聚合[Harkins?D?A，Schweitzer?G?K.Sep.Purif.Technol.，1991，26：345-354]、懸浮聚合[Nguyen?T?H，Dong-K?Y，Dukjoon?K.J.Hazard?Mater.，173，2010：462-467]、乳液聚合[Yoshifumi?K，Hirofumi?S，Hidoto?S，et?al.Bull.Chem.Soc.Jpn.，1996，69：125-130]等，這些方法制備步驟比較繁瑣，產率較低，模板離子被包埋較深，傳質速度較慢，吸附量低等，而用本發明的方法制備的磁性離子印跡聚合物具有制備簡單，比表面積大，后處理簡單，傳質速度快，產率高等優點，非常適合應用于廢水中重金屬的回收利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁性金屬離子表面印跡聚合物的制備方法和應用，具有形狀規整、尺寸可控、比表面積大，后處理方便，重復使用性高等優點，拓展了離子印跡聚合物的制備方法和使用范圍。

本發明是這樣來實現的，其特征是方法步驟為：

1)采用共沉淀法制備納米四氧化三鐵磁流體；是將FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O至于三口瓶中，再加去離子水溶解，通氮氣除氧，升溫80～100℃，一次性加入氨水溶液反應1～4個小時；加入的FeSO₄·7H₂O∶FeCl₃·6H₂O∶NH₃·H₂O的摩爾比為1∶2～3∶8～10；反應結束后，磁場分離，然后將廢液倒掉，用去離子水清洗四氧化三鐵直至中性，最終得到四氧化三鐵磁流體；

2)將模板離子與含氮的硅烷化試劑，進行模板離子的預組裝，得到模板離子與含氮的硅烷化的預組裝溶液；其中模板離子與含氮的硅烷化試劑的摩爾?比為1∶4～10，模板離子與溶劑的體積比為1g∶50-100mL；

3)將活化好的四氧化三鐵加到模板離子與含氮的硅烷化的預組裝溶液(離子印跡的預聚合溶液)中，0.2g/L的四氧化三鐵磁流體的體積與模板離子與含氮的硅烷化的預組裝溶液的體積比為1∶1～4，通氮氣除氧，以280～700r/min轉度攪拌，升溫至50-100℃進行聚合反應24h，得到含有模板離子的磁性離子印跡聚合物；

4)反應結束后，磁場分離步驟3)得到的含有模板離子的磁性離子印跡聚合物，用洗脫劑反復洗滌模板離子，直至洗脫液用火焰原子吸收光譜檢測不到金屬離子，再用去離子水反復清洗，磁場分離后50～80℃干燥直至恒重，得到磁性離子印跡聚合物。