[發明專利]絲瓜絡表面鉛離子印跡吸附材料的制備方法及應用

無效

• 申請號: 201010293780.5
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN101992067A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 李慧芝;許崇娟;莊海燕;魏琴
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及水體系中金屬離子的吸附材料的制備方法與應用技術，特別涉及一種絲瓜絡表面鉛離子印跡吸附材料的制備方法及應用技術，屬于天然高分子材料改性。

背景技術

具有分子識別功能的高選擇性材料，一直受到人們的關注。分子印跡技術是當前制備高選擇性材料的主要方法之一。依據此技術制備的分子印跡聚合物，由于對印跡分子的立體結構具有“記憶”功能而表現預定、專一的識別性能，在分離科學、生物模擬科學等領域有十分廣闊的應用前景。隨著科學技術的快速發展，人們對金屬離子的分離測定要求也越來越高。制備具有離子選擇性吸附功能的材料，選擇性地移走或測定金屬離子，具有重要的現實意義。

離子印跡聚合物(Ion?Imprinted?Polymer，IIP)與分子印跡聚合物類似，具有分子印跡的構效預知性、特異識別性和廣泛適應性等優點，只是其模板由分子變成了離子。第一種金屬離子印跡聚合物是在1989年由Kabanov和Nishide研究小組制備的，該小組首先將能與金屬離子相配合的功能單體制成線形聚合物，然后與金屬離子形成絡合物，與骨架單體交聯聚合形成金屬離子印跡聚合物，通過酸洗等后處理去除印跡離子，即得到金屬離子印跡聚合物。

印跡聚合物的傳統制備方法是：將模板分子(或離子)、功能單體、交聯劑和引發劑按一定配比溶解在溶劑(致孔劑)中，在適當條件下引發聚合后得到塊狀的高度交聯剛性聚合物；然后經粉碎、過篩而得到尺寸符合要求的粒子。此方法所需裝置簡單，普適性強，但通常存在一下問題：(1)在研磨過程中可控性差，不可避免地產生一些不規則顆粒，同時破壞部分印跡點。經篩分后獲得的合格顆粒一般低于50％，造成明顯浪費；(2)存在模板分子(或離子)包埋過深、難以洗脫、模板滲漏和機械性能低；(3)印跡位點分布不均一，一部分處于顆粒孔壁上，其傳質速率較快，而另一些包埋在聚合物本體之中，受位阻影響，可接近性差，再結合模板分子(或離子)的速率慢，從而降低了印跡位點的利用率。為了解決上述問題，表面印跡作為一種新的方法近年來稱為研究的熱點。所謂表面分子(或離子)印跡就是采取一定的措施把所有的結合位點結合在具有良好可接近性的表面上，從而有利于模板分子(或離子)的脫除和再結合。所以選擇理想的支持體很重要，申請號為200410072308.3的專利中公開一種以硅球為支持材料的鎘離子印跡吸附材料。

資源短缺和環境污染已經成為當今世界的兩大主要問題，因此，利用天然可再生資源，開發環境友好型產品和技術將成為可持續發展的必然趨勢。絲瓜絡是地球非常豐富的再生資源，具有質輕價廉、可降解和環境友好等特點，而且其具有親水性，還帶有豐富的配位基、很容易進行化學改性，是理想聚合物支持體。國內絲瓜絡作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用，申請號為200810034734.6的專利中公開了絲瓜絡作為吸附劑在金屬離子吸附中的應用，其中絲瓜絡對Cu²⁺和Zn²⁺的脫附率均在40％左右，絲瓜絡對Cu²⁺的吸附量分別為10.2mg/g，對Zn²⁺的吸附量約為25.5mg/g，在pH為1的體系中，脫附率分別為46％、47％；在申請號為200810034735.0的專利中公開了絲瓜絡的堿化改性方法及其應用，其中堿處理絲瓜絡對Zn²⁺的吸附量較Cu²⁺高，且吸附量差距較大，對Cu²⁺的吸附量約為7～8mg/g，對Zn²⁺的吸附量約為21～22mg/g；在申請號為200810034737.X的專利中公開了醚化絲瓜絡的制備方法及其在金屬離子吸附中的應用，其中醚化絲瓜絡對Fe³⁺的最大吸附量為27.4mg/g。對Zn²⁺的最大吸附量為36.3mg/g。

國外對絲瓜絡化學改性和吸附性能也有研究，Nasreen等研究了采用絲瓜絡為固定化載體，附著對金屬離子有特殊吸附功能的微球藻，用以處理含Cd²⁺污水，通過靜態和動態的吸附實驗，結果表明采用未固載的小球藻吸附容量為33.5mg/g，而固載后的為39.2mg/g，Cd²⁺的動態最大吸附容量可達192mg/g。

以上采用絲瓜絡或絲瓜絡化學改性獲取的水體系中金屬離子的吸附劑的吸附量較小，而且其選擇性較差。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種絲瓜絡表面鉛離子印跡材料的制備方法，主要是將絲瓜絡表面印跡鉛離子，合成對鉛離子具有高選擇性、識別能力的吸附材料。