[发明专利]汞离子专用显色识别功能纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能纤维及其制备方法，尤其是一种汞离子Hg²⁺(Hg离子)专用显色识别功能纤维及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

汞在生产、生活中有着广泛的应用，如在照明工业中，汞用于制造各种汞灯、日光灯；冶金工业用汞齐法提炼金、银、铊等金属；塑料、染料工业用汞作催化剂；医药上汞化合物用于消毒利尿，治疗胃病皮肤病；农业上用来制造杀虫剂、除草剂；军工生产中，雷汞用来生产雷管以及化学工业中的汞电极，汞电池等等。

由于广泛而较大量的使用汞及其化合物，含汞物质通过各种途径进入水体或大气中产生严重的环境污染问题。且汞盐用一般生化方法难以降解，环境中的汞离子被水生微生物转化为剧毒的甲基汞，通过食物链进入动物体内。由于其具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，最终对人体造成极大的危害，如大脑、神经系统、内分泌系统损伤，肾脏衰竭，DNA破坏等。闻名遐迩的水俣病，就是由饮含汞水和食含汞鱼所致。总之，汞对人类生存环境构成了严重危害，是重金属污染之首。因此除改革工业生产技术，从源头控制汞污染外，对汞离子的识别和吸附也尤为重要。

传统的Hg²⁺检测方法包括原子吸收光谱法(AAS)、原子发射光谱法(AES)、原子荧光光谱法(AFS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等分析测试方法，然而这些方法操作复杂、需要大型仪器设备，在不适用于实时的现场检测。近年来，化学工作者设计合成了多种快捷、廉价、有效的Hg²⁺识别方法，这些方法包括荧光分析、电化学分析、比色分析等。在这些分析方法中，比色分析因为仅靠裸眼可见的颜色变化就能达到检测目的，不必借助于任何仪器，引起人们的广泛关注。在现场检测中，固体材料的比色传感器携带方便、操作简单，很多Hg²⁺传感器被物理吸附或化学固载到各种高分子聚合物上。这些固载的传感器往往选择性差、成本高、容易流失、不可重复利用，因此设计合成一种高选择性、高灵敏度的新型固载Hg²⁺比色传感器十分重要和迫切。

腈纶纤维表面具有腈基等较活泼基团，是制备金属识别材料的有效材料。化学工作者们将脂肪胺接枝到腈纶纤维上得到胺化纤维并将其用于水中重金属离子的去除净化；Sadeghi等人通过对腈纶纤维进行水解、酰氯化及胺化反应，制备了具有亚胺基羧基的改性腈纶纤维，并将其用于天然水中Nd³⁺的预浓缩及测定；Jitjaicham等人将2,4-二硝基苯肼固载到静电纺丝的腈纶纳米纤维上得到纳米纤维，在pH值为4.5的条件下对Ag⁺，Bi³⁺，Ga³⁺和In³⁺四种金属离子有很高的吸附量；张连海等将氯乙酸钠接枝到二乙烯三胺胺化纤维上，得到了类EDTA结构的金属离子螯合纤维，该纤维对水溶液中的多种金属离子，如Ag⁺，Cu²⁺，Cd²⁺，Hg²⁺，Ca²⁺等，都有较好的去除效果。这些纤维对各种金属据具有较好的去除效果，但对汞离子没有特异的选择性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汞离子Hg²⁺专用显色识别功能纤维及该纤维的制备方法，该纤维以腈纶纤维为基体，其特征在于基体上以共价键负载卟啉官能团。该纤维对Hg²⁺有非常高的吸附变色选择性，极快的响应变色速度(5s)，很低的检测限(1×10^-7mol/L)，极好的重复利用性及较高的抗其他离子干扰能力。

本发明的技术方案为：

一种汞离子Hg²⁺专用显色识别功能纤维，以腈纶纤维为基体，在基体上以共价键负载卟啉官能团，纤维结构见图1。

本发明的一种Hg²⁺专用显色识别功能纤维的其制备方法，优选步骤如下：

1)按腈纶纤维和反应液重量比为1:30-70，将腈纶纤维加入胺的水溶液中；于搅拌条件下，回流反应后，滤出纤维，用去离子水洗涤至水呈中性，于温度50-80℃下真空干燥，得二胺改性的腈纶纤维；