[發明專利]一種反相乳液重金屬離子印跡材料的制備及其應用

有效

• 申請號: 201610112772.3
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105536743B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 祝方;李璐瑋;路晏紅
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 張彩琴

技術領域

本發明涉及環境功能吸附劑領域，尤其涉及一種利用反相乳液聚合法，采用反相乳液重金屬離子印跡材料的制備及其應用。

背景技術

重金屬環境污染日益嚴重，對人類健康和生態環境有嚴重的危害。重金屬在環境中易富集，很難降解，進入水、大氣、土壤中引起嚴重的環境污染問題。所以尋找一種選擇性好、檢測限低、可重復使用的檢測和處理廢水中重金屬離子方法具有重要的意義。

離子印跡材料是在分子印跡材料的基礎上發展起來的。分子印跡技術是通過模板分子與適當的功能單體相互作用形成單體模板復合物，通過適當的交聯劑將功能單體相互交聯起來形成共聚物，最后在通過一定的方法將模板洗脫，形成與模板分子在空間上匹配的空穴結構。制備出來的分子印跡材料具有預定型、識別性、特異性選擇性和實用性等優點。離子印跡材料具備了分子印跡材料的所有優點。它是以陰陽離子為模板，對模板離子的結構有記憶和識別功能。

離子印跡材料由于其高的選擇性和專一性被越來越多的應用在金屬的分離和回收中。在重金屬吸附、檢測領域具有廣泛的應用前景。離子印跡材料的制備方法主要有本體聚合法、沉淀聚合法、表面印跡法等。傳統的方法制備出的聚合物需要經過研磨，可能會破壞聚合物的結構，制備出的微球粒徑較大?，F階段人們已經利用乳液聚合法制備出離子印跡材料。使用乳液聚合法制備分子印跡材料，可以控制聚合物微球的尺寸大小，獲得的微球粒徑均勻。而反相乳液在形成過程中不易穩定，容易分層，目前對使用反相乳液法制備離子印跡材料的研究報道少。而采用反相乳液法和雙功能單體制備離子印跡材料的方法尚未見報道。反相乳液聚合法的聚合速度比較快、能制得高分子量的聚合物，得到的產品性能較好。本發明利用反相乳液法制備雙功能單體離子印跡材料，其粒徑較小，吸附容量大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用反相乳液法制備方法，可快速收集和處理水中重金屬離子的印跡材料。它具有合成簡單、粒徑較小、比表面積大、特異性吸附能力強等優點。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種反相乳液重金屬離子印跡材料的制備，以重金屬離子作為印跡離子，采用環糊精類物質和丙烯酰胺類物質作為功能單體，利用反相乳液法制得粒徑小、均一的印跡材料。

通過反相乳液法制得的印跡材料粒徑小、均一，不需經過研磨，避免了對聚合物內部結構的破壞。其中環糊精類物質的外緣親水而內腔疏水，因而它能夠提供一個疏水的結合部位，作為主體包絡各種適當的客體；其內腔疏水而外部親水的特性使其可依據范德華力、疏水相互作用力、主客體分子間的匹配作用等與許多有機和無機分子形成包合物及分子組裝體系，是一種理想的功能單體。丙烯酰胺類物質化學性質非常活潑，在雙鍵及酰胺基處可進行一系列的化學反應，是一種理想的功能單體。

為了更進一步的說明本發明的技術，本發明提供了所述反相乳液重金屬離子印跡材料的制備，其步驟為：

將摩爾比為2～10：20～90：2～20的環糊精類物質、丙烯酰胺類物質和無機重金屬鹽溶于水溶液中，在10℃～80℃下水浴攪拌10min～60min；加入油相和乳化劑，高速攪拌處理10min～60min，得到反相預乳液；在反相預乳液中加入交聯劑和引發劑，攪拌處理2h～8h；隨后分別用乙醇和丙酮溶液對乳液進行破乳；然后加入甲醇和乙酸的混合溶液，于30℃～80℃下振蕩處理1h～8h，真空抽濾得到沉淀物；將所述沉淀物用二次蒸餾水反復洗滌至濾液pH為6～7；將洗滌后的沉淀物放置于真空干燥箱中，于30℃～80℃條件下干燥處理1h ～48h，得到重金屬離子印跡材料。

上述制備方法操作簡單，制備出的乳液聚合物經過乙醇和丙酮破乳，在經過甲醇和乙酸的混合溶液對模板離子進行洗脫，干燥得到鎘離子印跡材料，粒徑較小，比表面積較大。

具體使用時，所述的油相為液體石蠟、白油、煤油、汽油、甲苯或溶劑油。

具體應用時，所述重金屬離子可選用鎘離子、銅離子、鉛離子、鋅離子或砷離子。當重金屬為鎘時，其中無機重金屬鹽可采用為氯化鎘、硝酸鎘或硫酸鎘。

進一步，所述環糊精類物質為α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精、羥丙基-β-環糊精、羧甲基-β-環糊精中的一種。所述丙烯酰胺類物質為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基-2-甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基-2-甲基丙烯酰胺、N,N-二丙基-2-甲基丙烯酰胺中的一種。