[發明專利]羅丹明衍生物修飾的磁性殼聚糖吸附劑用于Hg(Ⅱ)的檢測及吸附

在審

• 申請號: 201410776340.3
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104607152A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 顏范勇;史德超;鄭坦誠;張生蘭;韓子怡;周旭光;陳莉
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;G01N21/64
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技術領域

本發明涉及一種殼聚糖吸附劑，特別是一種羅丹明衍生物修飾的磁性殼聚糖吸附劑的制備方法，本發明還涉及該熒光吸附劑在檢測及吸附水體汞離子中的應用。

背景技術

眾所周知，汞是一種危害人體健康的重金屬，由于其具有持久性、易遷移性和高度的生物富集性，使其成為目前全球最引人關注的環境污染物之一。重金屬汞進入環境后不能被生物降解，并參與食物鏈循環，最終在生物體內積累，破壞生物體正常生理代謝，由此引發許多環境問題。目前含汞廢水處理的方法有化學沉淀、膜技術、離子交換及生物法等。但這些方法存在很多缺點，如成本高、二次污染及去除率低等。而目前吸附被認為是最經濟環保有效的去除重金屬污染的途徑。因此，很多吸附劑如活性炭、硅膠和樹脂被廣泛用于生活廢水及工業廢水中汞離子的去除。殼聚糖(chitosan)是甲殼素脫乙酰基的產物，在自然界的含量僅次于纖維素，具有良好的生物降解性和組織相容性。此外，分子鏈中所含的-NH₂、-OH具有良好的絡合作用，能與水中的過渡金屬離子和腐殖酸類物質等進行絡合，從而實現對水中污染物的吸附分離，而且易于成膜，是當前水處理領域重要的材料之一。

對于上述吸附劑，均存在一個缺陷就是這些吸附劑只能達到吸附的目的，而不能達到檢測的效果。熒光分子探針在重金屬離子識別方面選擇性高、靈敏度高、過程可視化、實時便捷和生物應用強，是目前環境、醫藥和生命科學等領域的研究熱點。若將小分子熒光物質固載到能夠吸附重金屬離子的殼聚糖載體材料上，即可實現熒光檢測重金屬離子及吸附的雙重目的。

發明內容

本發明的目的在于改進現有的用于汞離子去除的吸附劑在性能和結構上的不足，設計合成出性能優良、可同時檢測和吸附汞離子的基于羅丹明染料的熒光吸附劑。提供了此熒光磁性吸附劑的制備方法及檢測吸附水體中汞離子的應用。

本發明所述的熒光磁性吸附劑，可通過如下技術措施來實現：

(1)將三氯化鐵溶液(0.02mol)與氯化亞鐵溶液(0.01mol)，混勻后加入到0.7mol/L的氨水溶液中得到黑褐色四氧化三鐵納米粒子沉淀。

(2)以戊二醛作交聯劑，將磁性四氧化三鐵納米粒子加入到溶于2％乙酸的殼聚糖溶液中得到磁性殼聚糖微球。

(3)磁性殼聚糖與環氧氯丙烷在高氯酸的催化下反應生成羥丙基氯殼聚糖，用乙二胺進行氨化得到胺化磁性微球。

(4)羅丹明B酰肼由羅丹明B與水合肼回流反應得到。

(5)乙二醛將胺化磁性殼聚糖與羅丹明B水合肼進行橋聯。

此外，本發明還提供了該熒光磁性吸附劑在檢測吸附水體汞離子中的應用。

本發明的吸附劑，制備方法簡單，容易實現，原料易得，成本低廉；具有非常高的檢測靈敏度，適合微量檢測，有良好的應用前景；可以實現Hg(II)的同時檢測及吸附。

附圖說明

圖1本發明中的熒光磁性吸附劑對Hg(II)的選擇性；橫坐標為波長(nm)，縱坐標為熒光強度。

圖2本發明中的吸附劑加入各種離子的顏色變化

圖3磁性分離性能

圖4吸附熱力學，吸附溫度對Hg(II)吸附以及離子去除百分比的影響

圖5吸附劑的可再生性

具體實施例：

參照附圖1-5對本發明做進一步的說明

實施例1：吸附劑對汞離子的選擇性

使用合成的熒光磁性吸附劑評價對汞離子的選擇性。將吸附劑加到各種金屬離子pH7.4的C₂H₅OH-HEPES緩沖溶液(pH＝7.40，EtOH-H2O＝1∶1，v/v)，測試結果顯示于圖1中。可以看出化合物對汞離子具有很高的靈敏度，汞離子的加入產生很大的熒光增強，對汞離子有很好的選擇性。

實施例2：

在吸附劑的懸浮液中加入各種金屬離子，放置一段時間后，可觀察到只有加入Hg(II)的有顏色變化，由圖2顯示。

實施例3

在外加磁場的作用下，可以看到吸附劑迅速向只有磁鐵一側聚集。

實施例4

在不同溫度下進行Hg(II)吸附實驗，吸附達到平衡后測量吸附量。

實施例5

用EDTA對吸附過Hg(II)的吸附劑進行洗脫得到再生吸附劑，然后重復進行吸附實驗。