[發明專利]一種鉻(Ⅵ)分子印跡材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110099966.5
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112898455B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 劉輝;陳尚龍;陳安徽;師聰;胡譯文
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: C08F8/28
• 分類號: C08F8/28;C08F8/32;C08F251/00;C08F220/56;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 王峰剛

本公開涉及一種鉻(Ⅵ)分子印跡材料及其制備方法與應用，首先采用水溶液聚合法制備馬鈴薯淀粉接枝共聚物，然后將淀粉接枝共聚物進行胺甲基化改性，最后以鉻(Ⅵ)為模板制備鉻(Ⅵ)分子印跡聚合物材料。獲得的鉻(Ⅵ)分子印跡材料去除率高、選擇性好和吸附容量高，在含鉻(Ⅵ)廢水處理中具有良好的應用前景。

技術領域

本公開涉及一種鉻(Ⅵ)分子印跡材料及其制備方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本公開的總體背景的一些理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

鉻是廣泛存在于環境中的元素之一，由于良好的電子結構使得鉻具有良好的工業應用價值。常用的六價鉻化合物有重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、三氧化鉻、重鉻酸銨、鉻酸鋅、鉻酸鉛等。重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、三氧化鉻、重鉻酸銨已經在有機合成中作為氧化劑廣泛使用。重鉻酸鉀和重鉻酸鈉已經用于制革媃劑的生產及皮革的鞣制。水中鉻污染主要來源于六價鉻，六價鉻通過呼吸道、消化道、皮膚和粘膜侵入人體，會導致腸胃疾病和貧血等。鉻化合物對土壤、農作物和水生物都有危害、含鉻廢水在土壤中積蓄，會使土壤板結，農作物減產。

常用的含鉻廢水的處理方法包括生物法、化學法和物理化學法。生物法是利用微生物及其新陳代謝產物的吸附作用、酶的催化轉化作用、絮凝作用對六價鉻進行還原富集活動；目前的研究還處在實驗室階段，并沒有被大規模普及應用。化學法包括還原沉淀法、光催化法、電解還原法等，存在的缺點是：試劑需求量大，能耗高，處理成本高等。物理化學法包括膜分離法、離子交換法和吸附法。其中，分子印跡材料作為一種吸附劑，是通過分子印跡技術合成的對特定目標分子及其結構類似物具有特異性識別和選擇性吸附的聚合物。但是目前關于鉻(Ⅵ)分子印跡材料及其制備方法存在Cr⁶⁺去除率低、選擇性差和吸附容量低等問題。

發明內容

針對以上背景技術，本公開的目的是提供一種鉻(Ⅵ)分子印跡材料及其制備方法與應用，獲得的鉻(Ⅵ)分子印跡聚合物產量較高、去除率高、選擇性好和吸附容量高，在含鉻(Ⅵ)廢水處理中具有良好的應用前景。

具體的，本公開采用以下技術方案：

在本公開的第一個方面，提供一種鉻(Ⅵ)分子印跡材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)以糊化后的馬鈴薯淀粉和甲基丙烯酰胺為原料，過硫酸物為引發劑，尿素為助劑，采用水溶液聚合法制備馬鈴薯淀粉接枝共聚物；

(2)將步驟(1)中的淀粉接枝共聚物加入水中，加入堿調節pH至9～10，再加入甲醛，加熱反應；然后把pH調節至11～12，加入二甲胺，加熱反應；產物用丙酮沉淀，經洗滌和干燥，得到馬鈴薯淀粉接枝共聚物胺甲基化改性產物；

(3)以步驟(2)中的馬鈴薯淀粉接枝共聚物胺甲基化改性產物為原料，以鉻(Ⅵ)為模板分子，加入交聯劑，加熱攪拌反應；反應結束后，采用堿液洗脫模板分子，再用水洗脫至中性，干燥，得到目標產物-鉻(Ⅵ)分子印跡材料。

步驟(1)中，所述糊化后的馬鈴薯淀粉是通過以下方法制備得到的：按照質量比例為1:15～20的馬鈴薯淀粉和水混合，攪拌，于70～80℃攪拌糊化30～60min后冷卻至40～50℃，備用。

針對本公開的發明目的，本申請探討了不同淀粉種類作為反應原料，包括支鏈含量較高的糯米淀粉、直連含量較高的玉米淀粉和支鏈含量介于兩者之間的馬鈴薯淀粉等，經過試驗驗證，選擇馬鈴薯淀粉作為反應原料，獲得的鉻(Ⅵ)分子印跡材料產量較高(可提高5～15％)，吸附Cr⁶⁺效果好，具有其它種類淀粉具有不可比擬的優勢。

在接枝共聚之前，對馬鈴薯淀粉進行糊化，經過溶脹后的馬鈴薯淀粉接枝共聚反應更加充分，接枝共聚效果更加優異，吸附容量更大。