[发明专利]一种高磁性负载导电高分子的重金属离子吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离、检测重金属离子的磁负载导电高分子吸附剂及其制备方法，涉及制备功能化高分子材料、处理和检测污水的技术领域。 

背景技术

重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，然而，近几十年来，随着现代工业的发展，人类对重金属的开采、冶炼、加工及其商业制造活动的日益增多，造成不少重金属进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。目前，作为全球重要的污染源之一，铬等重金属离子对人类健康造成的危害日趋严重，重金属离子的治理已经引起人们的广泛关注。众多的方法被用来探索回收处理来自工业以及生活污水中的重金属离子，其目标是以此减少该类型元素对环境造成的负面影响。这些方法包括聚合物吸附，生物大分子吸附，活性炭吸附，电化学吸附等。其中导电聚合物在吸附重金属离子研究中表现出优异的性能，导电聚合物聚吡咯(Polypyrrole)可通过其本征态中的孤对电子对重金属离子的给电子还原作用，在减少重金属离子氧化态的情况下，最终通过稳定的配位键作用实现重金属以近似元素的形式吸附于材料表面的目的。虽然导电聚合物材料具有优异的重金属离子吸附特性，但是由于回收极为不方便，在应用上受到很大限制。 

由于具备球形结构、官能团丰富的光滑表面以及分散性能好等特征，Fe₃O₄-SiO₂核壳颗粒近年来获得广泛关注和研究。此外，该类型的核壳颗粒具有制备简单、生物毒性低、表面官能团易修饰等特性，使其在生物分离、酶固定化、临床诊断、磁记录以及催化剂负载等领域得到广泛的应用。近期的研究表明铁氧体磁珠(Angew.Chem.Int.Ed.44卷，2782页，2005年)有利于提高核壳结构磁响应能力，使其成为磁功能负载应用的理想材料。 

发明内容

针对以上技术现状，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种吸附性能好、价格低廉、环境友好、使用方便、可有效磁性回收的高磁性负载导电高分子的重金属离子吸附剂。 

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种高磁性负载导电高分子的重金属离子吸附剂的制备方法。 

本发明为解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高磁性负载导电高分子的重金属离子吸附剂，其特征在于该吸附剂从里至外依次是由Fe₃O₄多晶球簇、非晶SiO₂保护层、聚吡咯(Polypyrrole)吸附外层组成的高磁性负载导电高分子微球。 

本发明为解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种高磁性负载导电高分子的重金属离子吸附剂的制备方法，包括以下步骤： 

1)步骤1，采用专利号200410009788.9的类似方法，使用溶剂热法制备铁氧体磁珠； 

将可溶性的三价铁离子盐加入到乙二醇溶液中，配制成0.1～0.4mol/L的溶液，同时加入适量的表面活性剂及无水醋酸钠，分散均匀；然后将该溶液放入密封加热容器中，在200～300℃条件下反应8～48小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤5～10次，在室温至100～140℃干燥2～10小时，制得Fe₃O₄多晶球簇； 

所述三价铁离子盐为六水合三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁； 

所述表面活性剂的浓度为0.001～0.2mol/L，醋酸钠的浓度为0.08～0.10g/mL。 

2)步骤2，在质量百分比为0.2～0.7wt％的Fe₃O₄多晶球簇异丙醇分散液中进行原硅酸四乙酯(TEOS)的碱性水解包覆处理，制得Fe₃O₄-SiO₂多晶球簇核壳颗粒；碱性水解包覆处理的步骤为： 

a、在1L异丙醇中加入制得的Fe₃O₄多晶球簇2～7g进行分散，同时加入30～100ml去离子水，5～10ml氨水，剧烈搅拌30～60min； 

b、在上述分散液中加入1～10ml原硅酸四乙酯，在50～70℃下进行水解反应6～10h； 

然后将制得Fe₃O₄-SiO₂多晶球簇核壳颗粒水洗醇洗5～10次，在真空40～100℃进行表面干燥活化处理6～10小时；