[發明專利]一種納米粘土水鋁英石/海藻酸鈉印跡微球的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202210879711.5
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115318252B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 袁鵬;馬啟毅;郭浩喆;趙寧;魏燕富;劉冬;李夢圓;玉婷
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州地球化學研究所
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;G01N1/40;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;劉明星

本發明公開了一種納米粘土水鋁英石/海藻酸鈉印跡微球的制備方法及應用，屬于環境吸附材料制備技術領域。包括：以納米粘土水鋁英石為功能單體，體系中加入模板分子、分散劑，以海藻酸鈉為交聯劑反應后洗脫制備得到印跡微球。該方法具有工藝簡單，成本低等優點。本發明制備的納米粘土水鋁英石/海藻酸鈉印跡微球對環丙沙星抗生素具有較強的特異性吸附和分離能力，有效避免了現有環丙沙星抗生素吸附材料所存在的難回收、特異性吸附量低等問題。在環丙沙星抗生素的吸附和污染治理領域具有廣闊應用前景。

技術領域：

本發明屬于環境吸附材料制備技術領域，具體涉及一種納米粘土水鋁英石/海藻酸鈉印跡微球的制備方法及應用。

背景技術：

環丙沙星抗生素是治療人類和動物細菌感染的有效藥物，也是畜牧業和農業的促生劑，在生產和生活中被廣泛使用。但環丙沙星抗生素在人和動物體內難以完全代謝和吸收，大部分環丙沙星會以原始藥物或不完全代謝的形式排出并進入環境，這些污染物在環境中濃度低(ppm)，難以去除，通過不斷地累積，可能造成災難性的后果。如環境中的細菌或病毒長期暴露在環丙沙星抗生素下，導致細菌對這些藥物的耐藥性增加。此外，抗生素耐藥基因的發展和隨后的傳播往往會對生態系統產生嚴重影響。考慮到水體中含有大量的抗生素殘留，且水體抗生素濃度往往低于其它有機物/無機物，因此對水中的抗生素進行選擇性吸附分離對該類污染物的治理具有重要意義。

分子印跡技術被用于檢測和去除抗生素污染物。該技術是利用功能單體模擬酶-底物或抗體-抗原之間的相互作用，對模板分子(也稱印跡分子)進行專一識別的技術。其中，功能單體對模板分子的選擇性識別是基于二者在化學基團及空間結構上的互相匹配，其識別作用主要包括孔穴空腔形狀的匹配、氫鍵作用、靜電引力作用、疏水作用和螯合作用等。功能單體對模板的識別吸附能力是決定印跡材料性能好壞的關鍵因素。

目前已有大量的材料用于分子印跡材料的研究中，如金屬有機框架，金屬納米材料，有機聚合物和粘土礦物材料等。中國發明專利《大環內酯類抗生素分子印跡磁性金屬有機骨架復合材料的制備與應用方法》(公布號：CN?114011388A)公開了一種磁性金屬有機框架制備分子印跡材料的制備方法，該材料結合了金屬有機框架的優良孔隙特性和分子印跡聚合物的高度選擇性，該復合材料對大環內酯類抗生素具有較快的吸附速度，在30-60min內能達到吸附動力學平衡；但由于該材料的工藝設計復雜，制備原料價格昂貴，不利于印跡技術的實際應用。中國專利《一種埃洛石為模板可控制備中空分子印跡納米棒的制備方法》(公布號：CN?103816875B)公開了一種埃洛石為模板可控制備中空分子印跡納米棒的制備方法。該方法采用儲量豐富、廉價易得的天然礦物埃洛石為功能單體，通過硅烷化反應，將乙烯基接枝于埃洛石表面，通過表面原位沉淀聚合制備中空分子印跡納米棒。該方法制得的印跡材料具有良好的熱穩定性和化學穩定性，但該印跡納米棒對氯霉素吸附量為65μmol/g，與納米合成材料相比優勢不明顯。中國發明專利《一種抗生素分子印跡吸附膜的制備方法及應用》(公布號：CN?110327903A)公開了一種抗生素分子印跡吸附膜的制備方法及應用，該發明將抗生素模板和甲基丙烯酸、二乙烯苯溶解在瓊脂糖粉末中，制備分子印跡膜。該發明獲得的分子印跡膜親水性好，對水體中的磺胺類抗生素吸附量可達到140mg/g。該報道的分子印跡材料大量使用有機化工原料和聚合物，其制備的分子印跡材料雖具有較好的印跡效果，但在制備過程中使用了不可再生的石油基有機聚合物，在實際使用時對水體環境具有潛在危害。

綜上所述，目前用于抗生素吸附用途的分子印跡材料的制備和應用主要存在以下問題：1.分子印跡材料的制備工藝復雜，原料成本高昂，使用時會對環境產生二次污染。2.分子印跡材料吸附效果不佳，選擇性分離效果差，難以實際應用。因此，針對分子印跡材料存在的主要問題，亟需尋找一種成本低，綠色環保，對抗生素具有較好印跡效果的分子印跡材料。

水鋁英石(1～2SiO₂·Al₂O₃·5～6H₂O)是自然界中最常見的納米粘土礦物之一，廣泛產出于火山土壤等地質環境中，在我國及世界各地有著豐富的儲量。同時，水鋁英石也可通過簡單的水熱反應在實驗室進行批量合成。