[发明专利]一种具有生物基大分子的分子印迹聚合物的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种具有生物基大分子的分子印迹聚合物的制备方法，选择改性木质素作为交联剂，用于制备以全氟辛酸为模板分子的分子印迹聚合物（Lignin‑MIP），使其能够提升对水体中模板分子全氟化合物的选择吸附能力，并且吸附速度较快、吸附量较大，为生物质材料在水处理方面的应用开辟了新的思路。

技术领域

本发明涉及有机物合成技术领域，具体涉及一种具有生物基大分子的分子印迹聚合物的制备方法及应用。

背景技术

分子印迹技术是一种将模板分子与功能单体在特定条件下进行接触，通过分子间的共价键及非共价键的作用力将两者结合在一起形成聚合物，用特定方法将模板分子洗脱，在聚合物中留下与模板分子相应的孔道和结合位点，这些孔道和结合位点与模板分子的大小、形状、化学键一一对应，能够在复杂体系中高度选择识别模板分子，可用于分离、识别和检测等领域。

全氟化合物具有优良的化学稳定性，被广泛用于皮革制造、表面防污、电镀等领域。随着其大量生产和使用，大量全氟化合物被排放到环境中，造成环境污染。全氟化合物是一类具有较强生物毒性的环境污染物，并且在生物体及自然环境中具有生物蓄积性、环境持久性、难降解性。如何快速高效的除去水体中的全氟化合物一直是本领域技术人员有待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种具有生物基大分子的分子印迹聚合物的制备方法，以解决现有技术中如何快速且高效的去除水体中全氟化合物的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有生物基大分子的分子印迹聚合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将模板剂和功能单体溶于有机溶剂中，室温下混合后形成预聚体溶液；其中，模板剂为PFOA，功能单体为三氟甲基丙烯酸和4-乙烯吡啶，PFOA、三氟甲基丙烯酸和4-乙烯吡啶的摩尔比为1:(1-3):(3-1)；

步骤2)向预聚体溶液中加入水和改性木质素，超声条件下通入氮气进行吹扫，再加入引发剂在60-70℃条件下反应45-50h，形成棕褐色沉淀；其中，改性木质素、模板剂、功能单体摩尔比为(20-30):1:4，引发剂的用量为反应体系总质量的8-15％；

步骤3)将步骤2)得到的棕褐色沉淀进行过滤和洗涤处理后，用醋酸和甲醇混合溶液在超声条件下洗脱模板剂，反复洗涤多次，确定将模板剂洗脱，将脱除模板剂的聚合物冷冻干燥20-30h，得到具有木质素基团的分子印迹聚合物。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用全氟化合物作为模板分子，利用模板分子与功能单体之间形成聚合物，再将模板分子从聚合物中除去，使聚合物中留下的空腔能够记住模板分子的结构、尺寸，并能有效且有选择性地依靠非共价作用力吸附模板分子，从而能够有效去除水体中全氟化合物。

2、本发明选用木质素作为交联剂，经过研究意外发现，在聚合物上交联生物基大分子，聚合物对全氟化合物的吸附效果出现了显著提升，深入分析发现，木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、磺酸基、碳基共扼双键等活性基团为聚合物提供了更多的吸附位点，进而提升了聚合物的离子交换与吸附能力，使聚合物能够高效选择性吸附水体中的全氟化合物；同时，木质素具有成本低廉、操作简单、使用方便等特点，且该类聚合物的发现提高了可再生资源木质素资源化利用，拓展了其应用范围，具有明显的社会效益和环境效益。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

一、一种具有生物基大分子的分子印迹聚合物的制备方法

实施例1

步骤1)将0.1mmol的模板剂PFOA、0.1mmol三氟甲基丙烯酸和0.3mmol的4-乙烯吡啶溶于10mL乙腈溶液中，室温下恒温振荡6h，制备分子印迹预聚体溶液。