[发明专利]一种以4-乙烯基吡啶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4‑乙烯基吡啶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。该以4‑乙烯基吡啶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，4‑乙烯基吡啶为功能单体，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。本发明利用金属离子印迹技术与膜分离技术相结合，以现有商业膜为支撑膜，可制备六价铬离子印迹复合膜，其制备方法简单，且稳定性高，环境适应能力强，能在极端溶液环境中使用，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4-乙烯基吡啶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

随着电镀、皮革、冶金工业的发展，含重金属离子废水大量排放，对环境及生命体带来了巨大的伤害，其中铬离子是重金属离子污染物之一，且不同铬的存在形式对环境的危害不同，二价铬离子的化合物被认为是无毒的，少量的三价铬离子有利于胰岛素的激活，而六价铬离子是重大致癌物之一，会诱发肝癌、肺癌等重大疾病，因此，六价铬离子的吸附分离具有及其重要的意义。

目前，六价铬离子消除方法主要有化学沉淀法、电解法、液液萃取法、液膜分离法、活性炭吸附法、生物吸附法，螯合树脂法等。上述方法虽已取得一定成效，但仍存在许多弊端，如化学沉淀法会造成二次污染，电解法会加大能源消耗和妨碍经济效益，液液萃取和液膜分离则需要大量高纯度有机溶剂，成本高，会对环境造成污染。

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4-乙烯基吡啶为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用。本发明利用金属离子印迹技术与膜分离技术相结合，以现有商业膜为支撑膜，可制备六价铬离子印迹复合膜，其制备方法简单，且稳定性高，环境适应能力强，能在极端溶液环境中使用，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，4-乙烯基吡啶为功能单体，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。该方法所述支撑膜在致孔溶剂下，于其表面负载可与模板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聚合层，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。

本发明通过以下技术方案实现。

一种以4-乙烯基吡啶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，4-乙烯基吡啶为功能单体，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4-乙烯基吡啶功能单体，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12～36 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。

所述步骤1中K₂Cr₂O₇、4-乙烯基吡啶和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩尔比为1:2～8:10～50。

所述步骤1中有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、N-N-二甲基甲酰胺或异丙醇。