[發(fā)明專利]用于六價鉻陰離子檢測和分離的主鏈型咪唑鹽離子聚合物

在審

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• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN107513164A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王楊鑫;趙懷霞;王瑞虎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C02F1/42;C02F1/62;G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及離子聚合物用于水中六價鉻陰離子的快速檢測與分離。

背景技術(shù)

六價鉻在電鍍、冶金、皮革加工等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，同時它也是工業(yè)廢水中一類常見的有毒重金屬元素。六價鉻比較穩(wěn)定，而且容易在生物體內(nèi)富集，會導(dǎo)致基因突變、畸形以及癌癥等。六價鉻在水溶液中一般都以含氧陰離子的形式存在，如鉻酸根和重鉻酸根，到目前為止，已經(jīng)有各種不同的材料以及方法用于水中含鉻陰離子的檢測與分離，但是這些材料都或多或少存在一些問題，比如吸附容量低、去除速率慢、化學(xué)穩(wěn)定性差、循環(huán)能力差等。因此發(fā)展高效快速地檢測和分離六價鉻陰離子的材料仍然是目前亟待解決的一大難題。

由于合成原料多樣且易得、化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，主鏈型咪唑鹽離子聚合物近幾年來吸引了人們廣泛的研究興趣。通過選擇合適的構(gòu)筑單元，可以實(shí)現(xiàn)在分子層面上對主鏈型咪唑鹽離子聚合物性質(zhì)的調(diào)控可以被賦予一些特殊的性質(zhì)，比如熒光性質(zhì)。根據(jù)之前的報道，六價鉻陰離子可以通過熒光淬滅現(xiàn)象而被檢測。但是到目前為止，主鏈型咪唑鹽離子聚合物主要只是被用于氣體吸附以及催化反應(yīng)，并沒有被用于六價鉻陰離子的檢測與分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠快速檢測并分離水中六價鉻陰離子聚合物材料，并且為了簡化聚合物材料從水中的分離過程，該材料還可以在合成過程中與四氧化三鐵復(fù)合得到以咪唑鹽聚合物為殼、四氧化三鐵為核的可磁性分離的六價鉻陰離子吸附材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有熒光性質(zhì)的主鏈型咪唑鹽離子 聚合物，其以具有熒光性質(zhì)的多咪唑單體與鹵原子為Cl、Br或I的多芐基鹵化合物為原料，通過季銨化反應(yīng)制備得到；為了簡化該聚合物材料從水中的分離過程，通過在季銨化反應(yīng)過程中加入四氧化三鐵顆粒，制備得到具有核殼結(jié)構(gòu)的可磁性分離的復(fù)合材料，在吸附分離六價鉻陰離子之后可以通過外加磁場將其快速從水溶液中分離。

所述具有熒光性質(zhì)的主鏈型咪唑鹽離子聚合物代表性的制備方法如下：將溶解在DMF中的1,2,4,5-四(溴甲基)苯滴加到溶解在DMF中的三(4-咪唑基苯)胺中，將此混合溶液加熱到100℃并保持24h。反應(yīng)結(jié)束后，通過離心分離產(chǎn)物，洗滌、干燥后得到白色粉末產(chǎn)品。

所述核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料代表性的制備方法如下：將四氧化三鐵顆粒加入到溶解有三(4-咪唑苯基)胺的DMF溶液中，超聲分散之后，向其中加入溶有1,2,4,5-四(溴甲基)苯的DMF溶液，在100℃下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后利用磁鐵將產(chǎn)品分離，洗滌、干燥后得到棕色粉末產(chǎn)品。

本申請至少具有以下有益效果：

主鏈型咪唑陽離子聚合物具有較強(qiáng)的熒光性質(zhì)，而在與含有六價鉻陰離子的水溶液接觸后，發(fā)生熒光淬滅現(xiàn)象，且淬滅程度與水溶液中六價鉻陰離子的濃度有明顯的相關(guān)性，根據(jù)這一特性，將聚合物涂布在商業(yè)化濾紙上之后可以用作水溶液中六價鉻陰離子濃度的檢測試紙。主鏈型咪唑陽離子聚合物中離子基團(tuán)含量高且在骨架中分布均勻，在水中具有良好的分散性，該聚合物中的鹵素陰離子非常容易與六價鉻陰離子發(fā)生離子交換，從而能夠通過離子交換的方式快速吸附水溶液中的六價鉻陰離子。得到的具有核殼結(jié)構(gòu)的磁性復(fù)合材料可以在快速吸附六價鉻陰離子之后在外加磁場作用下簡便地從水溶液中分離，并且該材料還具有良好的再生與循環(huán)性能。此外，這類咪唑鹽離子型聚合物材料還可以用于水溶液中其他污染物陰離子的去除。

附圖說明

圖1實(shí)施例IMIP-Br和IMIP-Fe的制備以及離子交換示意圖。

圖2實(shí)施例IMIP-Br在與重鉻酸根發(fā)生交換前后的掃描電鏡圖片及照片。

圖3實(shí)施例IMIP-Br涂布在商業(yè)化濾紙上用于檢測水中重鉻酸根濃度。

圖4與等當(dāng)量的實(shí)施例IMIP-Fe發(fā)生離子交換前后重鉻酸鉀水溶液的紫外-可見光譜。

圖5利用磁鐵將吸附重鉻酸根之后的實(shí)施例IMIP-Fe從水中分離的示意圖。

下面結(jié)合實(shí)施例更具體地對本發(fā)明的離子型聚合物材料加以說明，但這些實(shí)施例對本發(fā)明的范圍無任何限制。

實(shí)施例1(主鏈型咪唑鹽離子聚合物IMIP-Br的制備與應(yīng)用)

將溶解在20mL DMF中的1,2,4,5-四(溴甲基)苯滴加到溶解在20mL DMF中的三(4-咪唑基苯)胺中，將此混合溶液加熱到100℃并保持24h。反應(yīng)結(jié)束后，通過離心分離產(chǎn)物，洗滌、干燥后得到球形的IMIP-Br。