[發明專利]一種探針改性聚季銨鹽復合材料及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 201811435675.3
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109626478B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 高強;劉閆;謝金鳳
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;G01N21/78;C02F101/20
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明提供一種探針改性聚季銨鹽復合材料，以天然纖維為基材，利用光引發劑在其表面聚合季銨鹽和氨基化合物得到。本發明還提供一種探針改性聚季銨鹽復合材料的制備方法，步驟如下：利用光引發劑的乙醇溶液浸漬天然纖維，超聲振蕩，蒸發、干燥，得到天然纖維/光引發劑復合物；將季銨鹽和天然纖維/光引發劑復合物加入到去離子水中，充N₂，紫外燈光照，抽濾，然后利用去離子水和乙醇洗滌，干燥，得到季銨鹽/天然纖維復合物；將氨基化合物和季銨鹽/天然纖維復合物加入無水乙醇中，加熱、洗滌、干燥，得到探針改性聚季銨鹽復合材料。本發明制備的探針改性聚季銨鹽復合材料能夠檢測和清除水相中的重金屬離子。

技術領域

本發明涉及重金屬離子檢測與清除領域，尤其涉及一種探針改性聚季銨鹽復合材料及其制備方法、應用。

背景技術

近年來，由于采用固載化探針復合材料檢測、吸附目標重金屬離子具有成本低、效率高、可重復使用等突出優點，使其在水質評價與污水凈化等領域具有極佳的應用前景。然而，由于探針單元往往具有較大的尺寸，且通常以單分子層形式嫁接在固體材料表面，使得材料單位表面所含位點數目偏低，進而導致其對目標金屬離子的結合容量非常有限。而且，由于表面嫁接的探針單元往往含有大的共軛結構，疏水性強，導致復合材料難以直接應用于純水相，因此嚴重限制了其實際應用。因此，研制出一種表面高度親水且結合位點豐富的探針負載復合材料，對于實現純水體系重金屬離子的檢測和清除具有極大的實際應用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種表面親水且結合位點豐富的探針改性聚季銨鹽復合材料，還提供了一種工藝簡便的探針改性聚季銨鹽復合材料的制備方法及該探針改性聚季銨鹽復合材料在檢測和清除水相中重金屬離子的應用。

本發明提供一種探針改性聚季銨鹽復合材料，以天然纖維(Natural Fibers,NFs)為基材，先利用光引發劑在天然纖維的表面聚合季銨鹽得到季銨聚合物鏈，然后將氨基化合物嫁接在所述季銨聚合物鏈上，即得到探針改性聚季銨鹽復合材料。

進一步地，所述天然纖維、光引發劑、季銨鹽和氨基化合物的質量比為(0.05-1.20)：(0.01-1.00)：(0.10-1.50)：(0.01-0.50)。

進一步地，所述光引發劑選用安息香、安息香雙甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香丁醚、二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羥烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、芳酰基膦氧化物、雙苯甲酰基苯基氧化膦、二苯甲酮(BP)、2,4-二羥基二苯甲酮、米蚩酮、硫代丙氧基硫雜蒽酮、異丙基硫雜蒽酮中的任一種，所述氨基化合物選用2-氨基苯硫酚(MA)。

進一步地，所述季銨鹽選用水楊醛聚季銨鹽單體(SAPQA)，所述水楊醛聚季銨鹽單體由5-氯甲基水楊醛和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反應得到。

本發明還提供一種探針改性聚季銨鹽復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，制備天然纖維/光引發劑復合物：利用光引發劑的乙醇溶液浸漬天然纖維，超聲振蕩，蒸發、干燥，即得到天然纖維/光引發劑復合物；

S2，制備季銨鹽/天然纖維復合物：將季銨鹽和所述天然纖維/光引發劑復合物加入到去離子水中，充N₂，紫外燈光照，抽濾，然后利用去離子水和乙醇洗滌，干燥，即得到季銨鹽/天然纖維復合物；

S3，制備探針改性聚季銨鹽復合材料：將氨基化合物和所述季銨鹽/天然纖維復合物加入無水乙醇中，加熱、洗滌、干燥，即得到探針改性聚季銨鹽復合材料。

進一步地，步驟S2中，所述天然纖維/光引發劑復合物和季銨鹽的質量比為(0.05-1.20)：(0.10-1.50)。

進一步地，步驟S2中，紫外燈光照的溫度條件為40-60℃，時間為30-80min。