[发明专利]一种三价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种三价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用，属于膜分离技术领域。本发明所述方法以市售商业膜为支撑膜，三价铬离子为印迹离子，α‑甲基丙烯酸为功能单体，偶氮二异丁腈为引发剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，采用表面接枝法，利用离子印迹技术并通过热引发方式使功能单体和模板离子在支撑膜表面进行聚合，使膜表面包裹三价铬离子聚合物薄层，制备得到三价铬离子印迹复合膜，该印迹复合膜表面具有与三价铬离子形状、大小、尺寸相匹配的孔穴，能够对目标溶液中的三价铬离子进行专一性识别；该方法易于操作，实施简单，环境友好，克服了现行三价铬离子吸附材料制备困难，选择性差等缺点。

技术领域

本发明公开一种三价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用，属于膜分离技术领域。

背景技术

铬由人类工业活动引入环境系统，主要来源于电镀、制革工业、颜料、涂料生产及采矿工业等。铬在环境中主要以二价、三价及六价的形式存在，其中最稳定的是三价和六价，六价铬离子是一种潜在的剧毒物质，我国要求制革及皮毛加工工业排放污水中六价铬的浓度应低于0.1mg/L；虽然少量的三价铬是人体葡萄糖及胆固醇代谢所必需的元素之一，但是当三价铬浓度过大时会导致人体皮肤过敏，在一定条件下会转变成毒性巨大的六价铬。因此，去除环境中的三价铬离子具有重要的意义。

目前三价铬离子的去除技术主要有化学沉淀法、电絮凝法、离子交换法、膜技术和生物吸附法等。其中膜技术与生物吸附法因其具有高效率而被广泛应用于三价铬离子的去除。中国专利CN 109046293 A公开了一种三价铬离子吸附剂的制备方法，利用硅烷偶联剂对介孔材料进行氨基功能化，然后将2-酰噻吩嫁接到介孔材料上，获得高性能三价铬离子吸附剂。该方法解决了有机分子在实际应用中兼容性差、毒副作用强、不易回收等缺点。但常规吸附剂对目标离子的选择性性差，不具有专一性识别能力。鉴于三价铬离子的严重污染，急需寻找一种更为有效的处理技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三价铬离子印迹复合膜的制备方法， 该方法以市售商业微孔滤膜为支撑膜，三价铬离子为印迹离子，α-甲基丙烯酸为功能单体，采用表面接枝方法，利用离子印迹技术并通过热引发方式使功能单体和模板离子在支撑膜表面进行聚合，使膜表面包裹三价铬离子聚合物薄层，制备得到三价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：

（1）预聚合溶液的制备：将CrCl₃溶于有机溶剂和水的混合致孔溶剂中，其中，CrCl₃的浓度为10~100mmol/L；再加入功能单体α-甲基丙烯酸，在室温下置于恒温振荡器中恒温反应2～3h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，充分溶解并摇匀，超声脱气除氧，形成预聚合溶液；

（2）制备三价铬离子印迹复合膜：将支撑膜置于步骤（1）的预聚合溶液中，在室温下浸泡1～60min，取出置于两块玻璃板之间，然后于60～70℃下反应12～36h，最后用甲醇和醋酸的混合溶液洗脱除去支撑膜上负载的三价铬离子，制备得到三价铬离子印迹复合膜。

优选的，本发明所述支撑膜为Nylon-6膜、聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜。

优选的，本发明混合致孔溶剂中有机溶剂和水的体积比为1:1~3:1。

优选的，本发明甲醇和醋酸混合溶液中甲醇和醋酸的体积比为9:1。

优选的，本发明步骤（1）中CrCl₃、α-甲基丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩尔比为1: 1～8: 20～50，偶氮二异丁腈与CrCl₃的摩尔比为1～6:2～10。

优选的，本发明步骤（1）中所述机溶剂为N-N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、异丙醇或乙腈。

本发明的另一目的在于将所述方法制备的三价铬离子印迹复合膜用于吸附分离溶液中三价铬离子。