[發明專利]一種三價鉻離子印跡復合膜的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910589906.4
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110339730A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 成會玲;劉迎梅;趙莉;胡德瓊;陳樹梁;字富庭;胡顯智
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D71/72
• 分類號: B01D71/72;B01D69/12;B01D67/00;B01D15/08;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C08J9/40;C08L27/18;C08L77/02;C08L27/16
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本發明公開了一種三價鉻離子印跡復合膜的制備方法及應用，屬于膜分離技術領域。本發明所述方法以市售商業膜為支撐膜，三價鉻離子為印跡離子，α?甲基丙烯酸為功能單體，偶氮二異丁腈為引發劑，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯劑，采用表面接枝法，利用離子印跡技術并通過熱引發方式使功能單體和模板離子在支撐膜表面進行聚合，使膜表面包裹三價鉻離子聚合物薄層，制備得到三價鉻離子印跡復合膜，該印跡復合膜表面具有與三價鉻離子形狀、大小、尺寸相匹配的孔穴，能夠對目標溶液中的三價鉻離子進行專一性識別；該方法易于操作，實施簡單，環境友好，克服了現行三價鉻離子吸附材料制備困難，選擇性差等缺點。

技術領域

本發明公開一種三價鉻離子印跡復合膜的制備方法及應用，屬于膜分離技術領域。

背景技術

鉻由人類工業活動引入環境系統，主要來源于電鍍、制革工業、顏料、涂料生產及采礦工業等。鉻在環境中主要以二價、三價及六價的形式存在，其中最穩定的是三價和六價，六價鉻離子是一種潛在的劇毒物質，我國要求制革及皮毛加工工業排放污水中六價鉻的濃度應低于0.1mg/L；雖然少量的三價鉻是人體葡萄糖及膽固醇代謝所必需的元素之一，但是當三價鉻濃度過大時會導致人體皮膚過敏，在一定條件下會轉變成毒性巨大的六價鉻。因此，去除環境中的三價鉻離子具有重要的意義。

目前三價鉻離子的去除技術主要有化學沉淀法、電絮凝法、離子交換法、膜技術和生物吸附法等。其中膜技術與生物吸附法因其具有高效率而被廣泛應用于三價鉻離子的去除。中國專利CN 109046293 A公開了一種三價鉻離子吸附劑的制備方法，利用硅烷偶聯劑對介孔材料進行氨基功能化，然后將2-酰噻吩嫁接到介孔材料上，獲得高性能三價鉻離子吸附劑。該方法解決了有機分子在實際應用中兼容性差、毒副作用強、不易回收等缺點。但常規吸附劑對目標離子的選擇性性差，不具有專一性識別能力。鑒于三價鉻離子的嚴重污染，急需尋找一種更為有效的處理技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三價鉻離子印跡復合膜的制備方法， 該方法以市售商業微孔濾膜為支撐膜，三價鉻離子為印跡離子，α-甲基丙烯酸為功能單體，采用表面接枝方法，利用離子印跡技術并通過熱引發方式使功能單體和模板離子在支撐膜表面進行聚合，使膜表面包裹三價鉻離子聚合物薄層，制備得到三價鉻離子印跡復合膜，具體步驟如下：

（1）預聚合溶液的制備：將CrCl₃溶于有機溶劑和水的混合致孔溶劑中，其中，CrCl₃的濃度為10~100mmol/L；再加入功能單體α-甲基丙烯酸，在室溫下置于恒溫振蕩器中恒溫反應2～3h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二異丁腈，充分溶解并搖勻，超聲脫氣除氧，形成預聚合溶液；

（2）制備三價鉻離子印跡復合膜：將支撐膜置于步驟（1）的預聚合溶液中，在室溫下浸泡1～60min，取出置于兩塊玻璃板之間，然后于60～70℃下反應12～36h，最后用甲醇和醋酸的混合溶液洗脫除去支撐膜上負載的三價鉻離子，制備得到三價鉻離子印跡復合膜。

優選的，本發明所述支撐膜為Nylon-6膜、聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜。

優選的，本發明混合致孔溶劑中有機溶劑和水的體積比為1:1~3:1。

優選的，本發明甲醇和醋酸混合溶液中甲醇和醋酸的體積比為9:1。

優選的，本發明步驟（1）中CrCl₃、α-甲基丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩爾比為1: 1～8: 20～50，偶氮二異丁腈與CrCl₃的摩爾比為1～6:2～10。

優選的，本發明步驟（1）中所述機溶劑為N-N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、異丙醇或乙腈。

本發明的另一目的在于將所述方法制備的三價鉻離子印跡復合膜用于吸附分離溶液中三價鉻離子。