[发明专利]一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用，属于重金属离子吸附分离技术领域。以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜。本发明以现有商业膜为支撑膜，利用金属离子印迹技术制备六价铬离子印迹复合膜，无需研磨或过筛等复杂操作，制备方法简单，环境适应能力强，可用于含Cr（VI）溶液中六价铬离子的吸附分离。

技术领域

本发明涉及一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用，属于重金属离子吸附分离技术领域。

背景技术

随着人类经济的快速发展铬及其化合物广泛用于电镀、金属抛光、皮革鞣制、纺织品染色等行业，造成严重的污染。在铬的所有价态中，三价铬和六价铬能在自然界中稳定存在，其中少量三价铬是生命体所必需的微量元素，而六价铬则是致癌物质，经实验证明其毒性是三价铬的100多倍，会导致肺癌、肝癌等重大疾病，因此，水体中六价铬离子的消除具有很重要的意义。六价铬离子不同于其它重金属离子，其在水体中根据环境的不同主要以Cr₂O₇^2-、HCrO^4-、CrO₄^2-阴离子的形式存在，与其它重金属离子相比其去除难度较大。

目前，六价铬离子消除方法主要有膜分离法、电解法、化学沉淀法、离子交换法和吸附法等，其中吸附法是最常用的方法，其具有高效率、低成本和易操作等优点，但常规吸附法不利于特定离子的专一性识别，会加大后期再分离的难度。鉴于六价铬污染的严峻形势，寻找一种有效的六价铬离子处理方法变得及其重要。金属离子印迹技术是一种提高专一性识别能力的方法，其以特定金属离子为模板，能与金属离子发生螯合作用的有机小分子为功能单体，在交联剂和引发剂的作用下形成一种印迹材料，洗脱除去模板之后留下与模板分子空间大小相同的空穴，从而对特定金属离子进行专一性识别，鉴于这一特点金属离子印迹技术已广泛用于重金属离子的吸附分离领域。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用。本发明以现有商业膜为支撑膜，利用金属离子印迹技术制备六价铬离子印迹复合膜，无需研磨或过筛等复杂操作，制备方法简单，环境适应能力强，可用于含Cr（VI）溶液中六价铬离子的吸附分离。

本发明采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，市购商业膜为支撑膜，以有机溶剂∕水(v:v=1:1)的混合溶液为致孔溶剂，用表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜。该方法所述商业膜在致孔溶剂下，于其表面负载可与金属离子产生螯合作用的含氮有机小分子，在交联剂和引发剂的作用下，在膜表面交联聚合形成离子印迹复合膜，洗脱除去模板离子后，膜表面形成对模板离子具有特异性识别的空穴，从而得到对六价铬离子具有高吸附分离能力的印迹复合膜。

一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：

步骤1、将K₂Cr₂O₇溶于体积比为1:1的有机溶剂和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应2～3 h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；

步骤2、将支撑膜置于步骤1中的预聚液，在常温下浸泡3～60 min，然后升温至60～80℃下反应12～24 h，最后用体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去模板离子，制备得到六价铬离子印迹复合膜。