[發明專利]一種木質素離子印跡復合物及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010441344.1
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN113694900A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 陳介南;劉金昱;張林;詹鵬;劉瑞霞;鄧萍萍
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 黃麗;覃族

本發明公開了一種木質素離子印跡復合物及其制備方法和應用。本發明的木質素離子印記復合物是以胺化改性木質素磺酸鈉為基材、4?乙烯基吡啶為功能單體、六價鉻為模板離子、乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯劑、偶氮二異丁腈為引發劑制備得到。其制備方法主要是將胺化改性木質素磺酸鈉和4?乙烯基吡啶置于丙酮溶液中進行共混交聯，并通過引入離子印跡技術，使復合材料具有特定的六價鉻離子(Cr⁶⁺)識別位點，有效增大其對六價鉻離子的選擇性吸附能力。本發明的木質素離子印跡復合物具有對六價鉻離子的選擇性高、吸附量大、穩定性好、可重復利用等優點，既拓展了木質素的應用領域，同時也能夠滿足實際應用的需求。

技術領域

本發明屬于吸附功能材料領域，涉及一種木質素離子印跡復合物及其制備方法和應用，具體涉及一種以4-乙烯基吡啶為功能單體的木質素離子印跡復合物及其制備方法和應用。

背景技術

隨著工業的快速發展，化工，皮革制造，電池，電鍍，冶金等行業生產過程中都會產生大量含有重金屬離子的廢水或廢渣。重金屬具有高毒性、致癌性和不可降解性，會隨著排出的廢棄物進入土壤、水體和大氣中，不僅造成了嚴重的環境污染，還會危害人類健康。因此，去除重金屬的污染是一個迫切需要解決的問題。目前對重金屬離子分離回收最有效的方法是吸附法，吸附法采用吸附劑(吸附材料)對重金屬離子進行吸附。

鉻離子是重金屬離子污染物之一，且鉻的不同存在形式對環境的危害不同，二價鉻離子被認為是無毒的，少量的三價鉻離子有利于胰島素的激活，但六價鉻離子卻是重大致癌物之一，會誘發肝癌、肺癌等重大疾病。因此，對環境中的六價鉻離子進行高效分離回收具有極其重要的意義。

離子印跡技術是一種提高專一性識別能力的有效方法，其以特定金屬離子為模板，能與金屬離子發生螯合作用的有機小分子為功能單體，在交聯劑和引發劑的作用下形成一種印跡材料，洗脫除去模板之后留下與模板分子空間大小相同的空穴，從而對特定金屬離子進行專一性識別。鑒于上述特點，金屬離子印跡技術已廣泛用于重金屬離子的吸附分離領域。

木質素作為自然界中僅次于纖維素的天然高分子材料，具有來源豐富、價格低廉等特點。木質素是具有芳香族特性的三維高分子網狀芳香聚合物，其基本結構單元是苯丙烷基。因木質素結構中含有酚羥基、醇羥基、羰基、羧基、甲氧基等多種功能基團，可以通過離子交換作用和配合作用吸附水中的重金屬離子。以木質素為基材制備的吸附劑(吸附材料)因其具有原料來源廣泛、成本較低、對低濃度重金屬離子處理效果好、易于回收和可降解等優點，是一種高效且有發展前景的處理重金屬離子的吸附材料。但未經改性的木質素對重金屬的吸附容量較低，對某些重金屬離子的選擇性較差，并不適合實際應用。

雖然現有技術中報道了以4-乙烯基吡啶為功能單體制備六價鉻離子印跡復合膜，以及利用聚(4-乙烯吡啶)與天然木質素及其衍生物制備共混膜，但由于現有技術中都是預先制備得到預聚液，再將支撐膜浸泡到預聚液中，通過表面接枝法在支撐膜上制備得到六價鉻離子印跡復合膜，即現有技術中僅僅是在復合膜表面形成對六價鉻離子具有特異性識別的空穴。換言之，在實際應用過程中，由于離子印跡復合膜與六價鉻離子的接觸面較小，對六價鉻離子的吸附量極其有限。又因為使用的支撐膜是難以降解的高分子聚合物，所以制得的六價鉻離子印跡復合膜無法進行回收利用。由此可見，現有技術的六價鉻離子印跡復合膜存在制備方法復雜，對六價鉻離子的吸附量較低，且無法進行回收利用的缺陷。因此，如何全面改善上述缺點和不足，提供一種制備方法簡單、對六價鉻離子的選擇性高、吸附量大、穩定性好、可重復利用的木質素離子印跡復合物，對于拓寬離子印跡技術在重金屬污染物治理領域中的應用范圍具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種制備方法簡單、對六價鉻離子的選擇性高、吸附量大、穩定性好、可重復利用的木質素離子印跡復合物及其制備方法和應用。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：