[发明专利]一种铬（VI）离子印迹复合膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种铬（VI）离子印迹复合膜的制备方法及其应用，属于膜分离技术领域。本发明所述离子印迹复合膜（MICM）是以铬（VI）离子为印迹离子，以商业微孔滤膜Nylon‑6膜为支撑膜，并在其表面负载印迹聚合物薄层，制备铬（VI）离子印迹复合膜（Cr(VI)‑MICM）。本发明以自主设计合成的含氮有机化合物为功能单体，丰富了可用功能单体的种类，所制备的印迹复合膜具有稳定性好，可在极性溶剂中使用，制备方法简单等优点，可用于含Cr(VI)溶液中铬（VI）离子的分离富集。

技术领域

本发明涉及一种铬（VI）离子印迹复合膜的制备方法及其应用，属于膜分离技术领域。

背景技术

随着工业的发展，水体污染日益严重，尤其铅、汞、镉、砷、铬等重金属离子对水的污染越来越严重。铬（VI）离子是重要的致癌物之一，我国《生活饮用水标准》（GB-5749-2006）规定饮用水中铬（VI）离子最高允许浓度为0.05 mg/L。因此，去除水体中铬（VI）离子具有十分重要的意义。铬（VI）离子不同于其它重金属阳离子，其在水体中主要是以阴离子的形式存在，难降解，易沉积，去除难度大。目前，离子铬（VI）去除方法主要有电解法、化学沉淀法、离子交换法和膜分离法等，这些方法在铬（VI）离子处理方面虽已有一定的效果，但任然存在一些不足，例如：虽然化学沉淀法处理效果较好、运行费用较低、操作流程较简单、容易回收沉淀产物等优点，但处理不完全，易产生二次污染；电解法能耗大，处理成本相对较高；离子交换法工艺复杂，成本较高，废水量大时并不适用；膜分离法是一种高效的方法，选择具有渗透作用的膜对混合溶液中的各个组分进行吸附与分离，但是一般分离膜不具有特异性吸附能力。因此，需要寻找一种有效去除铬（VI）离子的方法。

近年来，离子印迹技术因具有操作简便、对重金属离子选择性高等优点，被广泛用于重金属离子的吸附分离。分子印迹复合膜是利用离子印迹技术将现存的商业膜作为支撑膜，通过表面接枝等作用在其表面形成具有分子印迹功能的皮层。由于分子印迹复合膜具有超滤或微滤支撑层，因此可通过表面接枝的方法获得高通量和高选择性的分子印迹复合膜。因商业膜本身对重金属离子有一定的吸附作用，以商业膜为支撑膜将表面离子印迹技术与膜分离技术相结合制备分子印迹复合膜具有广阔的应用前景。除此之外，在传统六价铬离子印迹材料的制备中常用的功能单体主要为乙烯基吡啶类、乙烯基咪唑类等，可供选择的功能单体种类较少，难以满足实际需要。

发明内容

针对以上存在不足， 本发明以铬（VI）离子为印迹离子，自主设计合成的化合物N,N'-(乙基-1,2-二基)双(2-甲基丙烯酰胺)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，利用离子印迹技术与膜分离技术相结合制备得到铬（VI）离子印迹复合膜。该方法所述支撑膜采用表面接枝法，并通过热引发方式在支撑膜表面负载印迹聚合物薄层，洗脱除去印迹离子后，膜表面形成对印迹离子具有特异性识别的孔穴，从而得到对铬（VI）离子具有特异识别能力的离子印迹复合膜，具体步骤如下：

（1）预聚合溶液的制备：将K₂Cr₂O₇溶于一定体积比的有机溶剂和水的混合致孔溶剂中，其中K₂Cr₂O₇的浓度为10-100mmol/L，再加入功能单体N,N'-(乙基-1，2-二基)双(2-甲基丙烯酰胺)，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（EGDMA）和15mg偶氮二异丁腈(AIBN)，充分溶解并摇匀，超声脱气除氧，形成预聚合溶液。

（2）制备铬（VI）离子印迹复合膜：将Nylon-6微孔滤膜置于上述步骤的预聚合溶液中，在室温下浸泡1～60 min，取出置于两块玻璃板之间，然后于50～70℃下反应12～36h，最后用体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去Nylon-6膜上负载的六价铬离子，制备得到Cr(VI)印迹复合膜，标记为Cr(VI)-MICM。