[發明專利]一種硅膠鍵載含硫端基PAMAM樹形分子吸附劑的制備方法

有效

• 申請號: 201510076591.5
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104645948B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 牛余忠;曲榮君;陳厚;孫昌梅;張盈
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 王澎

技術領域

本發明涉及一種硅膠鍵載含硫端基PAMAM樹形分子吸附劑的制備方法，屬于化學領域。

背景技術

重金屬離子對環境的污染，尤其是對水體的污染，是當前人類面臨的重大挑戰，早已成為影響人類及其他生物生存的重大問題。在眾多金屬離子中，Hg(II)的污染最為嚴重、危害最大。Hg(II)難以被生物降解，具有毒性，可通過食物鏈進入人體，對機體造成以神經毒性和腎臟毒性為主的多系統損害，對人類健康構成巨大威脅。利用吸附技術去除Hg(II)可提高治污效益，尤其在處理低濃度含Hg(II)廢水方面具有優勢。尋求經濟高效的Hg(II)吸附材料，在環境保護、重金屬離子的脫除與富集等領域具有重要的應用價值。

在吸附材料的設計中，有機功能基的種類和結構是影響材料吸附性能最重要的因素之一。聚酰胺-胺(PAMAM)樹形分子作為一類新型高分子材料備受關注。獨特的拓撲結構及分子內含有大量氮、氧官能團，使PAMAM具有比低分子有機試劑更為優異的螯合配位性能，易于實現對金屬離子的包埋和吸附。但PAMAM樹形分子及其金屬離子配合物，一般都能溶于水及不同的有機溶劑，所以不能循環使用，因此需將其鍵載到硅膠、交聯聚苯乙烯、殼聚糖等載體上。硅膠因具有價廉易得，機械強度和化學、熱穩定性好，表面富含硅羥基易進行物理、化學改性，便于進行吸附操作等特點，被廣泛用作吸附材料的載體。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硅膠鍵載含硫端基PAMAM樹形分子吸附劑的制備方法，本發明所制備的吸附劑以硅膠為載體，以含硫端基PAMAM樹形分子為官能團，對Hg(II)具有良好的吸附效果，可廣泛用于對水中Hg(II)離子的脫除、選擇性吸附、富集回收等方面。

本申請發明人通過大量前期研究發現，PAMAM外圍端基對金屬離子的吸附性能及吸附選擇性有著顯著影響。根據軟硬酸堿理論，硫原子對Hg(II)具有良好的結合能力。硫脲及其衍生物中含有硫、氮原子，對Hg(II)具有良好的吸附選擇性，在PAMAM末端引入具有硫脲結構的有機官能團，在增強吸附性能的同時將有力改善材料的吸附選擇性，制得對Hg(II)具有良好結合能力及吸附選擇性的吸附材料。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種硅膠鍵載含硫端基PAMAM樹形分子吸附劑的制備方法，包括：

取第0代、第1.0代或第2.0代硅膠負載PAMAM(SiO₂-G0、SiO₂-G1.0或SiO₂-G2.0)，以100-300毫升的無水乙醇為溶劑，再加入異硫氰酸甲酯，加熱攪拌反應，反應后冷卻至25℃，過濾出產物，將其轉移至索氏提取器中，用無水乙醇抽提至少12小時，再真空干燥48-72小時，得到第0代、第1.0代或第2.0代硅膠鍵載含硫端基PAMAM樹形分子(SiO₂-G0-MITC、SiO₂-G1.0-MITC或SiO₂-G2.0-MITC)吸附劑。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，整個制備過程均在氮氣保護下進行。

進一步，所述第0代、第1.0代或第2.0代硅膠負載PAMAM中的氨基與異硫氰酸甲酯的摩爾比為1：(2～10)。

進一步，所述加熱攪拌反應的溫度為40-60℃，時間為24-48小時。

進一步，所述真空干燥的溫度為50-60℃，真空度為0.08-0.10Mpa。

本發明所用第0代、第1.0代或第2.0代硅膠負載PAMAM以通過發散式合成法得到，具體制備方法參考文獻Rongjun?Qu,Yuzhong?Niu,Changmei?Sun,et?al,Microporous?and?Mesoporous?Materials,2006,97:58–65.

第0代硅膠負載PAMAM樹形分子(SiO₂-G0)的合成步驟如下：

在500毫升的三頸燒瓶中放入50克活化硅膠和50毫升氨丙基三乙氧基硅烷，以150毫升重蒸甲苯為溶劑，機械攪拌，在70℃下反應6小時，產品過濾，置于索氏提取器中，依次用甲苯、無水乙醇回流萃取10小時，置于50℃真空干燥箱中干燥48小時，得到第0代硅膠負載PAMAM樹形分子(SiO₂-G0)，結構如下所示。

第1.0代硅膠負載PAMAM樹形分子(SiO₂-G1.0)的合成步驟如下：