[发明专利]一种镉离子表面印迹吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

     本发明涉及水体系中金属离子的吸附材料的制备方法，具体涉及一种镉离子表面印迹吸附材料的制备方法。 

背景技术

重金属镉是一种有害的环境污染源，它不仅影响作物的生长发育，而且还能通过生物富集并最终通过食物链危害人类健康，长期摄入过量的镉，会影响人体内其他有益元素的吸收，造成内分泌失调、食欲不振、失眠、血压升高等问题。镉中毒会导致骨质疏松、软化而使骨骼变形骨折甚至死亡。另外，镉也是一种致癌物质，国际肿瘤研究机构（IARC）把镉划为I类致癌物，美国毒物管理委员会把镉列为第6位危及人体健康的有毒物质。因此处理含镉废水消除镉污染，开发高效金属离子吸附剂已引起人类的高度关注。 

 目前，分离与去除水介质中镉离子的方法有多种，如化学沉淀法、化学还原法、离子交换法、反渗透法、膜分离法、生物处理法及吸附法，诸方法相比，吸附法由于其操作运行简便、成本低、去除效率高、吸附剂还可再生与循环使用，因此，是一种行之有效的方法。 但是，一般的固体吸附剂对水体中的目标离子无识别能力，因此吸附作用缺乏选择性，极大地限制了一般吸附法的应用。而以离子印迹聚合物材料(Ion Imprinted Polymers，IIPs)为吸附剂处理水介质中的重金属离子时，则不但吸附容量高，而且具有特异的吸附选择性，是一种高效的固-液处理方法。申请号为201010293780.5的专利中公开了丝瓜铬表面铅离子印迹吸附材料的制备方法及应用，丝瓜铬表面离子印迹吸附材料铅离子最大吸附量为335mg/g，最高吸附率可达95%。Gulay Bayramoglu等[Gulay Bayramoglu，M. Yakup Arica. Journal of Hazardous Materials.2011,187(1-3): 213]制备的Cr(VI)离子表面印迹材料对重金属Cr(VI)的最大吸附容量为3.31 mmol/g，多次使用吸附容量不会减少。 

传统的印迹聚合物使用包埋法制备，该方法所需装置简单，普适性强，但是存在以下缺点：所制得的是块状印迹聚合物，印迹效率不高；粉碎、研磨及筛分获得印迹聚合物微粒的过程，操作较为繁杂；而且不少印迹空穴遭到破坏，致使颗粒内印迹空穴数目有限，对模板（分子）离子的结合性能不高；另外，由块状印迹聚合物为前驱体所获得的微粒，基质较厚，空穴的孔道较深，模板（分子）离子扩散阻力大，传质速度较慢，不易与识别位点结合。 

发明内容

   本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备工艺简单的、能够对镉离子具有超高识别和吸附能力的镉离子表面印迹吸附材料的制备方法。 

    本发明所采用的技术方案是：一种镉离子表面印迹吸附材料的制备方法，按照如下的方法制备： 

步骤1、饱和吸附：将功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂（键合有8-羟基喹啉(HQ)的聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)/ SiO₂）置于浓度为0.01 mol/L 的Cd²⁺离子水溶液，氢氧化钠溶液调节溶液体系的pH 值为5.5，置于恒温振荡器中，恒温振荡，功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂与镉离子(Cd²⁺)之间的相互作用后，滤出微粒，真空干燥，得到饱和吸附Cd²⁺离子的功能接枝微粒；

步骤二，交联印迹：将步骤一制备的饱和吸附Cd²⁺离子的功能接枝微粒置于含有Cd²⁺离子的水和乙醇混合溶剂中，用氢氧化钠溶液调节体系的 pH值，以二氯乙醚为交联剂，在温度为40℃-50℃条件下，二氯乙醚分子两端的氯烷基团与功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂侧链上的喹啉N原子之间的季铵化进行反应20-26 h，形成交联印迹；

步骤三，模板洗脱：用盐酸溶液反复洗涤步骤二产物，以除去模板离子Cd²⁺离子，真空干燥，在功能接枝微粒的聚合物薄层中留下了大量的Cd²⁺离子印迹空穴，从而形成Cd²⁺离子表面印迹吸附材料。