[发明专利]一种基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料(IIP)的制备方法，属于离子印迹材料领域。以硅藻表面修饰壳聚糖为载体和功能单体，γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为交联剂，制备对As(V)具识别性的吸附剂。硅藻具吸附性能，表面有较多呈电负性的活性位点，可塑性较高，作为功能单体的载体，DGTMS分子既能与硅藻表面Si‑OH进行缩水聚合反应，又具备与壳聚糖分子上‑NH₂反应的环氧基团，DGTMS与壳聚糖分子氨基通过共价键连接的交联反应，使DGTMS水解进行自我缩聚并且与硅藻表面Si‑OH基团的缩合水解进行共价键连接，环氧基团开环并与壳聚糖氨基进行共价交联，形成高密度网状结构聚合物。

技术领域

本发明涉及离子印迹材料技术领域，特别涉及一种基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业生产的发展，特别是采矿和冶炼业、电镀业、电池业、颜料业等高污染工业的高速发展，产生大量含Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、Ni、Sn、As等元素的废水，废水被排放到水体中，使得许多地区的河流、地下水和土壤中都面临着不同程度的重金属污染，给水资源环境和整个生态系统带来严重的威胁。

对水中特定离子的回收利用，不仅节约资源还能减少环境污染。因此，离子选择性吸附工艺的研发利用已成为热点。离子选择性吸附材料主要有：螯合型离子交换树脂和离子印迹吸附材料。螯合型树脂与离子通过选择性配位作用形成螯合物，从而表达出从多种离子混合液中选择性吸附。鳌合型树脂对重金属离子对于同一价态的过渡金属分离效果不明显。离子印迹吸附剂是以吸附目标离子为模板，在交联剂交联聚合作用控制模板离子结构位置，再洗脱模板离子而形成对模板离子的特异识别和选择性吸附的聚合物，从而形成与模板离子空间构型、结合位点相匹配的三维孔结构，从而实现选择性地识别模板离子。现有技术中以硅材料、碳纳米管、磁性材料、氧化铝或氧化钛等为基质，经过表面修饰或改性后，利用表面离子印迹技术使识别位点位于基体表面或孔道中，从而提高对模板离子的结合速度和分离效率，但是仍存在对As(V)离子选择性吸附效果不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料及其制备方法和应用。本发明制得的基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料对As(V)离子具有良好的吸附性能。

本发明提供了一种基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料的制备方法，包括以下步骤：

将硅藻土和甲磺酸溶液混合后进行活化，得到活化硅藻土；

将壳聚糖、As(V)溶液和HAc溶液混合，得到壳聚糖溶胶；

将所述活化硅藻土、壳聚糖溶胶和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合进行聚合反应，得到硅藻基交联聚合物；

用盐酸溶液洗脱所述硅藻基交联聚合物中的模板离子，得到基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料。

优选地，所述壳聚糖与活化硅藻土的质量比为0.1～0.4:1。

优选地，所述壳聚糖与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:0～6。

优选地，所述壳聚糖与As(V)溶液中模板离子As(V)的用量比为0.75g:0.027～0.107mmol。

优选地，所述壳聚糖与盐酸溶液的用量比为1.5g：100mL，所述盐酸溶液的浓度为0.5～3mol/L。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料。

本发明还提供了上述技术方案所述的基于壳聚糖修饰硅藻As(V)离子印迹材料在As(V)离子吸附中的应用。

优选地，所述的应用包括以下步骤：