[發明專利]一種硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910494288.5
• 申請日: 2019-06-09
• 公開（公告）號: CN110201648A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 楊勤桃;解慶林;陳南春;代俊峰;曾鴻鵠;梁延鵬
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
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本發明公開了一種硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料的制備方法。該方法通過采用預吸附?后交聯聚合的表面印跡法，將殼聚糖對As（Ⅴ）離子進行預吸附，再依次加入硅藻土、γ?（2,3?環氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷和環氧氯丙烷進行交聯聚合反應12~18h，經干燥?洗脫?干燥，制得硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料，并用于水溶液中As（Ⅴ）離子的選擇性去除。本發明制備的硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料成本低、環保、對模板離子具有高選擇性、高識別性。

技術領域

本發明屬于環境功能材料制備技術領域，具體涉及一種硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料的制備方法。

背景技術

As（Ⅴ）離子具有高毒性，對水生生物和人體易產生富集作用，導致致畸、致癌、致突變的“三致”危害。傳統的治理方法中大都采用吸附法，具有成本低、操作簡單的優勢，但對目標離子缺乏針對性、盲目性大，因此研究開發一種對目標離子具有選擇性分離的吸附材料顯得尤其重要。

離子印跡技術是當前制備高選擇性材料的主要方法之一，印跡材料的傳統制備方法是將模板離子、功能單體、交聯劑、引發劑等按一定比例溶解于溶劑中，得到塊狀的聚合物，經模板離子的洗脫去除，研磨過篩，得到粒徑均一的印跡顆粒。該方法所需裝置簡單、適用性強，但也存在一些問題：（1）模板離子包埋過深，不易洗脫；（2）印跡位點分布不均，傳質速率下降；（3）研磨破環印跡位點，模板離子選擇性下降。表面離子印跡是將識別位點建立在一種良好可接近性的基質材料表面，可以很好的解決以上傳統印跡聚合的缺陷，有利于提高印跡材料對模板離子的選擇性和識別性。

硅藻土是一種天然礦產資源，具有價格低廉、無毒無害、疏松多孔、大比表面積等優點，其中硅藻表面具有豐富的羥基，可供化學修飾改性，是理想的印跡支持體。利用硅藻土作為印跡基底合成的表面印跡吸附材料既具有對模板離子高選擇性、高識別性，又具有低成本、環保的優勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料的制備方法。該方法成本低、環保、對目標離子具有高選擇性、高識別性，目標離子為As（Ⅴ）離子。

具體步驟為：

（1）預吸附：將殼聚糖、十二水砷酸鈉和甲醇水溶液按比例混合，用乙酸調節混合液pH值至3.5~5.5，超聲分散均勻，室溫下以300~400rpm的轉速磁力攪拌30min，制得As（Ⅴ）吸附溶液。

（2）交聯聚合：將硅藻土、γ-（2,3-環氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷和環氧氯丙烷按比例依次加入到步驟（1）制得的As（Ⅴ）吸附溶液中，并在70℃恒溫水浴中以400~500rpm的轉速攪拌12~18h，取出冷卻、洗滌、過濾，制得復合物。

（3）干燥-洗脫-干燥：將步驟（2）制得的復合物在60℃真空干燥12h，取出后，用0.5mol/L的氫氧化鈉水溶液對復合物進行洗脫，直至洗脫液檢測不出As（Ⅴ），過濾，繼續在60℃真空干燥12h， 過100~300目篩，即制得硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料。

所述步驟（1）中殼聚糖、十二水砷酸鈉和甲醇水溶液的比例是質量/質量/體積比，具體為1g:0.1~0.2g:2.0~2.5L，其中殼聚糖的脫乙酰度≥95%，甲醇水溶液中甲醇與水的體積比為9:1。

所述步驟（2）中硅藻土、γ-（2,3-環氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷和環氧氯丙烷的比例是質量/體積/體積比，具體為1g:2mL:0.4mL，其中硅藻土的SiO₂含量≥75%。

所述步驟（2）中的洗滌是指用體積比為1:1的甲醇/水混合液洗去復合物表面的未反應物。

本發明的有益效果：本發明制備的硅藻土表面As（Ⅴ）離子印跡吸附材料，采用預吸附-后交聯聚合的表面印跡法，將As（Ⅴ）離子印跡聚合物接枝在硅藻土表面，制得的離子印跡吸附材料對As（Ⅴ）離子具有高選擇性和高識別性，且環保、成本低廉。