[发明专利]一种选择性分离水环境中环丙沙星的新型吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性分离水环境中环丙沙星的新型吸附剂的制备方法，特指以酵母为基质材料，环丙沙星为模板，甲基丙烯酸（MAA）和甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA)为功能单体，乙二醇二（甲基丙烯酸）酯（EGDMA）为交联剂，溴化亚铜（CuBr）为催化剂，利用原子转移自由基聚合，在绿色友好的乳液体系中合成环丙沙星表面分子印迹聚合物的方法, 属环境材料制备技术领域。

背景技术

环丙沙星，属于第三代氟喹诺酮类抗生素，由于其抗菌谱广、吸收好、血液浓度高、能迅速分解到各组织、半衰期长等特点，被广泛用于人类医疗和畜牧养殖业。但是，进入机体的抗生素并没有被完全吸收，而是有相当一部分被以母体 或代谢产物的形式排入到水环境中。以环丙沙星为代表的抗生素的残留富集对人类的健康造成潜在的威胁。因此，建立一种高效识别分离水环境中的环丙沙星的方法具有重要的研究意义。

传统的抗生素分离技术有：溶剂萃取技术，膜分离技术，浓缩结晶技术等。这些方法各有优点，但是也有一定的局限性，例如溶剂萃取技术需大量有机溶剂，易产生二次污染；膜分离技术存在膜的堵塞问题；浓缩结晶技术成本高，工艺过程复杂。近年来，由于低成本，高选择性，重复性好的特点，分子印迹技术得到迅速的发展。分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique, MIT）是以目标分子为模板分子，制备对该分子具有特异选择性识别功能的高分子印迹聚合物（MIPs）的一种技术。即选用能与模板分子产生特定相互作用的功能性单体，在模板分子周围与交联剂进行聚合，形成三维交联的聚合物网络，最后通过物理化学等方法除去模板分子，就获得了具有对模板分子具有特殊亲和性及识别性孔穴的功能性高分子。但是，传统分子印迹技术整体还存在的一些缺陷，如活性位点包埋过深，传质和电荷传递的动力学速率慢，吸附-脱附的动力学性能不佳等。表面分子印迹技术通过把分子识别位点建立在基质材料的表面，有利于模板分子的去除和传质性能的提高。

原子转移自由基聚合（Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP）是一种新型的可控活性自由基聚合方式。ATRP 分子设计能力强，反应条件温和，可在室温下引发反应，也可在水溶液中进行，容易实现可控反应，逐渐成为一种新型的表面印迹聚合方式。利用ATRP所具有的活性/可控的特点，通过优化实验条件可以控制分子印迹聚合物层在基质表面的生长。传统的基质材料有硅胶，金，石墨等，微生物类生物材料例如酵母菌等，具有无机材料无可比拟的优势：成本低廉，来源易得；形貌结构特殊，产出率高；含有丰富的活性官能团等。微生物材料作为吸附剂，吸附分离金属离子、燃料、农药残留已有大量研究，并进一步应用到工业污水处理中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性分离水环境中的环丙沙星的制备方法，特指利用原子转移自由基乳液聚合方式，在酵母菌基质材料上制备表面印迹聚合物的方法。

    本发明的技术方案如下：

首先，对已商品化的干酵母进行活化，接着对活化的酵母接上卤素，制得酵母接溴复合材料；其次，利用原子转移自由基聚合，在乳液体系中，以酵母为基质材料，合成表面印迹聚合物。一种选择性分离水环境中环丙沙星的新型吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：

（1）酵母接溴复合材料的制备：

称取活化酵母分散在二氯甲烷中，然后加入三乙胺，冰浴10~40 min，通N₂除氧，再逐滴加入2-溴异丁酰溴，室温下反应8~15 h。反应生成物先用二氯甲烷冲洗三次，再用无水乙醇冲洗三次，最后在50 ^oC的真空干燥箱中干燥12 h。

（2）环丙沙星表面印迹聚合物（MIPs）的制备：

在三口烧瓶中加入吐温-20和蒸馏水，超声2~10 min，然后搅拌，直至没有气泡产生。接着分别加入环丙沙星、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、乙二醇二(甲基丙烯酸)酯和酵母接溴复合材料到上述乳液体系中，混合物超声10 min，得到预聚合溶液。接着，将混合物通氮除氧 10 min，缓慢的加入N,N,N',N,'N''-五甲基二亚乙基三胺，最后迅速的加入溴化亚铜（CuBr），混合物在 35 ^oC下反应20~30 h，然后在转速为3000 rpm下离心10 min，35 ^oC 真空干燥12 h。合成的产物用甲醇和醋酸的混合液为提取液索氏提取48 h，脱除模板分子环丙沙星，在50 ^oC下真空干燥6 h制得环丙沙星表面印迹聚合物。