[發明專利]金屬離子印跡聚合物及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201410168762.2
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN105085924A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 康澍;鄭清林;王利平;王倩;盧瑞華
• 申請（專利權）人: 北京普析通用儀器有限責任公司
• 主分類號: C08G77/26
• 分類號: C08G77/26;C08G77/20;C08G77/28;C08G77/14;C08G79/00;C08J9/26;B01J20/26;B01J20/30;B01D15/02
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 李英艷

技術領域

本發明涉及一種金屬離子印跡聚合物，具體為一種可用于分離富集環境樣品或食品樣品中的金屬離子的金屬離子印跡聚合物及其制備方法。

背景技術

由于工業“三廢”污染導致農產品重金屬污染，重金屬如汞、鉛、鎘、鎳、銅、砷等，它們在農產品污染中相當普遍，如大田作物中，農產品的主要重金屬污染物以鉛、鎘、銅、汞最為突出。重金屬污染不同于其他有機物的污染，重金屬具有富集性，很難在環境中降解。如隨廢水排出的重金屬，即使含量很低，也會在藻類和底泥中積累，被魚和貝類吸附，產生食物鏈濃縮，造成公害。由于重金屬污染具有隱蔽性，一般不會造成人體的急性中毒，降低了人們對它的重視程度。但是，當人體內重金屬含量過量時，會導致各種疾病的發生。生態毒理學的研究表明，重金屬污染物可在農作物和生物體中遷移、轉化和富集，并具“三致”(致病、致癌、致突變)效應，在長周期、低劑量條件下，對生態環境和人體健康具有嚴重影響。因此，對環境及農產品中的重金屬離子進行分離、富集及檢測是十分重要的任務。

目前，預富集痕量金屬元素的方法很多，如沉淀分離法、液-液萃取分離法、離子交換分離法、色譜分離法、固相萃取分離法、液膜萃取分離法、微波萃取分離法等。其中傳統的是螯合-溶劑萃取法，即液-液萃取分離法，該方法在實際操作中具有明顯缺陷，如需要大量超純溶劑、易界面乳化等，整個分析過程費時、費力、同時易引入誤差。固相萃取是人們十分關注的富集技術，其核心是能夠實現較好分離、富集效果的優良的萃取吸附劑，傳統吸附材料如活性炭和改性硅膠等分離富集稀溶液中的金屬離子，有較低的金屬結合容量和選擇性，而離子交換樹脂的溶脹和金屬離子傳輸速度慢等缺點限制進一步發展。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種金屬離子印跡聚合物的制備方法，包括將硅烷偶聯劑、交聯劑、表面活性劑、溶劑和金屬離子模板通過溶膠-凝膠法制得所述金屬離子印跡聚合物。

根據本發明的一實施方式，所述金屬離子模板與所述硅烷偶聯劑的重量比為(0.001-10):1。

根據本發明的另一實施方式，所述交聯劑與所述硅烷偶聯劑的重量比為(1-20):1。

根據本發明的另一實施方式，所述硅烷偶聯劑選自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-(三乙氧基硅)丙烯、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、3-丙異氰根三乙氧基硅烷、丙醛三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅)丙基丙烯酰胺、或3-(三甲氧基硅)丙基丙烯酸中的一種或幾種。

根據本發明的另一實施方式，所述交聯劑選自四丙基鋯酸鹽、四乙氧基硅烷、四乙基正鈦酸鹽、四甲氧基硅烷或三烷氧基硅乙烯。

根據本發明的另一實施方式，包括將所述硅烷偶聯劑、交聯劑、表面活性劑、金屬離子模板在溶劑中混合，然后在堿性條件下進行縮聚反應，得到含金屬離子的聚合物；將所述含金屬離子的聚合物進行萃取，直至所述表面活性劑萃取完全；清洗萃取后所得聚合物，直至檢測不到金屬離子；將去除印跡離子的聚合物用有機溶劑清洗至中性，干燥，即制得金屬離子印跡聚合物。

本發明還提供了一種由上述任一項的方法制得的金屬離子印跡聚合物。

本發明進一步提供了一種上述金屬離子印跡聚合物在分離金屬離子中的應用。

本發明進一步提供了一種印跡膜電極，其中，在所述電極表面設置有上述金屬離子印跡聚合物形成的膜。

本發明的金屬離子印跡聚合物可以很好的滿足對金屬專一性吸附的要求，這類吸附劑耐高溫、耐酸堿、開發周期較短、能從復雜的體系中選擇性地提取出微量目標物。

本發明所采用的溶膠凝膠法具有如下的優點：(1)可低溫合成與處理，反應條件溫和；(2)材料均勻度、純度高；(3)能夠制成各種幾何構型的印跡聚合物；(4)可控制極性和離子交換能力；(5)溶膠-凝膠材料穩定性好；(6)好的透光度和自身熒光低。

附圖說明

圖1、圖2為本發明實施例1的鎘離子印跡聚合物(Cd-MPS)的電鏡掃描圖；

圖3、圖4為本發明實施例2的鉛離子印跡聚合物(Pb-AAPTS)的電鏡掃描圖；

圖5、圖6為本發明實施例3的汞離子印跡聚合物(Hg-MPS)的電鏡掃描圖；

圖7、圖8為本發明實施例4的銅離子印跡聚合物(Cu-MPS)的電鏡掃描圖。

具體實施方式