[發(fā)明專利]一種銅離子印跡聚合物吸附劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310249680.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN103450394A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝志海;王海力;黨高潮;王玲燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F222/14
• 分類號(hào): C08F222/14;C08F220/56;C08F226/06;C08J9/26;B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銅離子印跡聚合物吸附劑的制備方法，屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，各種含銅廢水的大量排放導(dǎo)致河流及水庫(kù)中銅離子含量超標(biāo)，嚴(yán)重威脅人類和水生生物的生存環(huán)境，構(gòu)成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。因此，如何有效地測(cè)定、進(jìn)而去除廢水中的銅離子成為環(huán)境化學(xué)的研究熱點(diǎn)。

離子印跡技術(shù)是指獲得在空間和結(jié)合位點(diǎn)上與印跡離子完全匹配的聚合物的制備技術(shù)，具有效率高、成本低、選擇性好、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)去除污水中銅離子具有明顯的效果，引起了人們的重視。

目前，制備金屬離子印跡聚合物的方法主要有：用交聯(lián)劑交聯(lián)直鏈狀有機(jī)金屬聚合物得到印跡聚合物；以具有乙烯基的單體與金屬離子形成二元配合物，然后用交聯(lián)劑交聯(lián)得到印跡聚合物；采用表面印跡法；利用無(wú)乙烯基的具有螯合作用的物質(zhì)和有乙烯基的物質(zhì)與金屬離子形成三元配合物再用交聯(lián)劑交聯(lián)得到印跡聚合物。

已報(bào)道的以乙烯基吡啶與銅離子的相互作用合成銅離子印跡聚合物有以下幾種：以銅離子為模板離子，乙烯基吡啶為功能單體合成了銅離子印跡聚合物，吸附量約為0.7mg/g，重復(fù)使用4次后吸附量降低；以銅離子為模板，乙烯基吡啶和甲基丙烯酸雙功能單體合成了銅離子印跡聚合物微球，對(duì)銅離子的吸附需要1h達(dá)平衡；以乙烯基吡啶和甲基丙烯酸-2-羥基乙酯為功能單體合成了銅離子螯合印跡聚合物，飽和吸附量?jī)H為4.8?mg/g。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種吸附容量高、選擇性好，吸附、洗脫速率快，洗脫效率高，再生能力強(qiáng)的銅離子印跡聚合物的制備方法；

本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的聚合物作為銅離子印跡聚合物吸附劑的應(yīng)用，為去除廢水中銅離子，以及銅離子的分離、富集提供一種有效的新方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

一種銅離子印跡聚合物的制備方法，包括以下步驟：

（1）將乙烯基吡啶和丙烯酰胺溶于可溶性銅鹽的甲醇溶液中；

（2）加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和引發(fā)劑在惰性氣體保護(hù)下于50oC?~?60?oC引發(fā)聚合，經(jīng)固液分離、洗滌得到聚合物；

其中，銅離子、乙烯基吡啶、丙烯酰胺和乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩爾比為1：2~8?：4~10?：10~20。

所述可溶性銅鹽為醋酸銅、氯化銅或硝酸銅，引發(fā)劑優(yōu)選為偶氮二異丁腈，偶氮二異丁腈占各單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.0%?~?3.0%。

上述步驟（1）中，甲醇的用量占總質(zhì)量的70%～90%。

上述步驟（2）中，合成得到的聚合物經(jīng)真空干燥、研磨、過(guò)篩，選取100-160目粒徑的聚合物；分別用體積比為1:7～1:12的乙酸與甲醇的混合液和0.5～2.0?M的鹽酸溶液洗滌合成得到聚合物，最后用水洗至中性；反應(yīng)溫度最好為55oC?~?60?oC。

上述方法制備得到的聚合物作為銅離子印跡聚合物吸附劑的應(yīng)用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）吸附速率快：120.0?mg/L的銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中，達(dá)到飽和吸附僅需10min；

（2）吸附容量高：印跡聚合物吸附劑的飽和吸附量為15.21?mg/g，非印跡聚合物的飽和吸附量為8.92?mg/g；

（3）選擇性好：銅離子相對(duì)于Zn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Fe²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Mn²⁺、Pb²⁺、Al³⁺的相對(duì)選擇性系數(shù)分別為3.72、4.96、4.29、4.74、5.16、6.46、5.37、15.85和37.89，說(shuō)明該印跡聚合物吸附劑具有優(yōu)異的選擇性能；

（4）洗脫速率快，洗脫效率高：用0.3?mol/L的鹽酸溶液對(duì)吸附銅離子后的印跡聚合物進(jìn)行洗脫，3min洗脫率即可達(dá)96%以上；

（5）再生能力強(qiáng)：對(duì)銅離子印跡聚合物吸附劑進(jìn)行吸附-洗脫過(guò)程，重復(fù)10次，其飽和吸附量的降低小于5.0%，表明印跡聚合物吸附劑具有較高的重復(fù)使用特性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明制備的印跡聚合物吸附劑和非印跡聚合物吸附劑的紅外光譜圖；

圖2為本發(fā)明制備的印跡聚合物吸附劑和非印跡聚合物吸附劑的掃描電鏡圖；

圖3為本發(fā)明制備的銅離子印跡聚合物聚合過(guò)程示意圖。

具體實(shí)施方式